《表1 射流实验和颗粒特性参数》

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《气固同轴射流流场特性PIV实验与CFD模拟》


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实验选择平均粒径为5μm的超细碳酸钙作为示踪颗粒,测量连续相流场。首先称取1 000 g超细碳酸钙置于固体示踪颗粒发生器(PIVTEC-GambH,Germany)中,经干燥气体流化携带喷出离散示踪颗粒,然后通过一股气体携带充分发展扩散后从喷嘴中心通道射流喷出。实验发现示踪粒子的跟随性和反光性良好,满足实验要求。选择平均粒径(dp)为51.58μm的球形硅胶作为离散相颗粒,置于储料罐中。维持储料罐中压力恒定(0.06 MPa),料位高度远大于出口直径,加料罐中料位的改变不影响下料速率[10]。对单位时间内流出储料罐的颗粒进行称重,可计算出颗粒的质量流量,主要的实验和颗粒参数见表1所示。实验所用PIV系统布置如图1(a)所示。片光平行于射流中心入射,照亮待测区域;两个高速相机呈一定角度垂直于片光,通过位移台准确调整高速相机和片光入射位置来测量不同射流轴向截面。受测量视场限制,将射流轴向分为3个测量段分别进行测量。通过高速相机获取不同工况下的瞬时流场图像,用高斯滤波去除信号中的白噪声,依据固体颗粒与示踪粒子成像大小和亮度的差异确定灰度阈值取值范围,采用灰度阈值法[11]对其进行分离,分别得到只含有示踪粒子和固体颗粒的图像,然后分别用PIV互相关算法计算得到气体和固体颗粒瞬时速度场。为避免实验误差和提高测量精度,每个实验工况均采集3次,每次500对图片,有关实验过程中PIV参数设置如表2所示。