激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置及方法

技术领域

本发明涉及激波驱动下物质抛洒技术领域，具体涉及一种激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置及方法。

背景技术

激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒研究涉及到爆炸力学、流体力学和气溶胶相关知识，需要使用相关测试装置，属于多相流问题，涉及到很多领域，包括农业中大量使用的喷雾装置，国防军工业中大量使用的燃料空气炸药，深林消防中大量使用的能够均匀抛洒的固体灭火剂，汽车工业中以雾化燃料为推进剂的内燃机，航空工业中为了减轻液滴的破坏力而优化设计的飞机外形，气象学中研究云团、大雾和雨水的运动等。

专利CN102706533A公开了一种用于研究激波与不同形态液体相互作用的装置，通过使用不同试件，可以顺利实现激波与液滴、液柱及液幕的相互作用。但其装置复杂，成本较高，只能研究激波驱动下液体的抛撒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置及方法，该装置及方法可以研究激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒，简单高效，用途广泛，便于操作，安全性能高。

为实现本发明的目的提供技术方案如下：

一种激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置及方法，该装置包括高压气源通过气瓶接口接入高圧段，连接管路上有减压阀、球阀和电磁阀，其中电磁阀与DHY-6点火延时器相连，高圧段通过法兰盘与低压段相连，承液管安装在低压段的上端，低压段上面有四个压力传感器接口，接入传感器后与信号调理器相连，信号调理器连接数据采集器，连接件固定在高圧段上面，可以在支架上下移动，平台固定在低压段上面，通过脚踏式升降液压机上下移动，支架和脚踏式升降液压机固定在活动基座上面。根据研究内容不同，可以另外搭建不同的仪器设备，如高速阴影照相系统、多普勒相位粒子测速仪(PDPA)系统和红外测试系统等。

本发明的激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒方法的步骤具体如下：

(a)安装高圧段和低压段之间的膜片，并通过螺栓固定两个法兰盘；

(b)将高压气源通过气瓶接口接入高圧段，打开减压阀并调节到合适实验压力，此时球阀和电磁阀处于关闭状态；

(c)将压力传感器安装在压力传感器接口，与信号调理器相连，信号调理器连接数据采集器；

(d)将待抛洒的物质安装在低压段上方的摄像区，根据需要选择不同目数的金属网；

(e)安装不同高度和不同内径的承液管，用于研究不同厚度的液膜和不同质量的固体颗粒的抛洒；

(f)根据研究内容不同，可以另外搭建不同的仪器设备，研究物质抛洒的规律。比如高速阴影照相系统、多普勒相位粒子测速仪(PDPA)系统和红外测试系统等；

(g)人工打开球阀，远程通过DHY-6点火延时器打开电磁阀。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明既可以研究激波驱动下液体颗粒的抛洒，又可以研究激波驱动下固体颗粒的抛洒，用途广泛。

(2)本发明便于更换膜片，且简单高效，操作简单，安全性能高。

(3)本发明的制作材料价格便宜，来源广泛，方便加工，移动自由。

附图说明

图1是本发明激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置的结构示意图。

图2是本发明中实验激波管设计图。

图3是本发明中在4mm厚度的液体甘油的抛洒实验中数据采集器所采集的压力变化图，低压段尾部到顶部依次为P1、P2、P3、P4。

图4是本发明中在10g固体石英砂颗粒的抛洒实验中数据采集器所采集的压力变化图。低压段尾部到顶部依次为P1、P2、P3、P4。

其中，1、高压气源；2、高圧段；3、低压段；4、承液管；5、法兰盘；6、气瓶接口；7、脚踏式升降液压机；8、活动基座；9、平台；10、支架；11、连接件；12、传感器接口；13、信号调理器；14、数据采集器；15、DHY-6点火延时器；16、减压阀；17、球阀；18、电磁阀；19另外搭建的仪器设备，如高速阴影照相系统、多普勒相位粒子测速仪(PDPA)系统和红外测试系统等。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明是通过以下装置来实现：

一种激波驱动下液体与固体颗粒的抛撒的装置，该装置包括高压气源1通过气瓶接口6接入高圧段2，连接管路上有减压阀16、球阀17和电磁阀18，其中电磁阀18与DHY-6点火延时器15相连，高圧段2通过法兰盘5与低压段3相连，承液管4安装在低压段3上端，低压段3上面有四个压力传感器接口12，接入传感器后与信号调理器13相连，信号调理器13连接数据采集器14，连接件11固定在高圧段上面，可以在支架10上下移动，平台9固定在低压段3上面，通过脚踏式升降液压机7上下移动，支架10和脚踏式升降液压机7固定在活动基座8上面。根据研究内容不同，可以另外搭建不同的仪器设备19。

高压段2采用S30408无缝管，外径×壁厚×长度：76mm×10mm×386mm，低压段3采用S30408无缝管，外径×壁厚×长度：76mm×10mm×580mm。

高圧段2和低压段3连接处的两个法兰盘5为板式平焊法兰，规格为PL65-40，每个法兰上有八个开孔，二者通过螺栓连接，螺帽形状为正六边形。低压段3和承液管4之间的法兰盘规格也是PL65-40。高压段2底部的两个法兰盘，上面的法兰盘是板式平焊法兰，规格是PL65-40，下面的法兰盘是法兰盖，规格是BL65-40。承液管4上面的法兰盘的规格为BL65-40。

高圧段2设置有两个气瓶接口6，规格为M20*1.5，既可以接入单一高压气体，也可以接入两种混合气体。

高压气源1和高圧段2的连接管道上安装有球阀17和电磁阀18，每次实验结束之后，在电磁阀关闭的情况下，并人工关闭球阀17，使高压气体在非实验条件下不能进入高圧段2，安装球阀17提高了本实验的安全性。

可以安装不同高度和不同内径的承液管4，用于研究不同厚度的液膜和不同质量的固体颗粒的抛洒。

当高圧段2和低压段3处于连接状态时，利用脚踏式升降液压机7可以调节整个激波管的竖直高度；当高圧段2和低压段3处于断开状态时，利用脚踏式升降液压机7可以调整低压段3的高度，并且可以转动平台9，带动低压段3的转动，使高圧段2和低压段3分离，实验结束后换膜片使用该方法膜片位于两个法兰盘5之间，并用两个橡胶圈夹持。

实施例1

研究4mm厚度的液体甘油的抛洒，按照如下步骤进行：

(a)在高圧段和低压段之间的放置一张塑料膜片，并用两个橡胶圈夹持，通过螺栓固定两个法兰盘；

(b)将高压氮气通过气瓶接口接入高圧段，打开减压阀并调节到1.1Mpa实验压力，此时球阀和电磁阀处于关闭状态；

(c)将压力传感器安装在压力传感器接口，与信号调理器相连，信号调理器连接数据采集器；

(d)在低压段出口处的法兰盘上安装一个环状的橡胶圈，然后安装400目的金属网，再安装4mm高度且内孔直径56mm的承液管，最后，在400目的金属网上的加甘油，直至与4mm厚的法兰盘平齐；

(e)人工打开球阀，远程通过DHY-6点火延时器打开电磁阀。

实施例2

研究10g固体石英砂颗粒的抛洒，按照如下步骤进行：

(a)在高圧段和低压段之间的放置一张塑料膜片，并用两个橡胶圈夹持，通过螺栓固定两个法兰盘；

(b)将高压氮气通过气瓶接口接入高圧段，打开减压阀并调节到1.1Mpa实验压力，此时球阀和电磁阀处于关闭状态；

(c)将压力传感器安装在压力传感器接口，与信号调理器相连，信号调理器连接数据采集器；

(d)在低压段出口处的法兰盘上安装一个环状的橡胶圈，然后安装400目的金属网，再安装4mm高度且内孔直径56mm的承液管，最后，在400目的金属网上的加10g固体石英颗粒；

(e)人工打开球阀，远程通过DHY-6点火延时器打开电磁阀。