[求助]请教磨料水射流出喷嘴的两相流能否用PIV测量

yxjbuaa · 发表于 2004-12-4 23:02:25

对于浓度的问题我也不是很明白，不知道质量百分比1％是怎么来的，PIV测量过程中粒子浓度通常指单位体积内有效粒子的个数，没有见过用质量百分比来衡量的。不知道你要做的是三维还是二维，你说的水槽实验，应该是测量水槽中水面的流动情况，当然应该这样做，你要做的是射流截面的流动情况，应该用片光，光源当然可以放在高处，这没有什么特殊的要求，此外，还可以用光臂，在一些情况下，可能光源不能够很好的安装，用光臂很方便，除非空间受限，而且要避免对流场的干扰，一般用了光臂就没有必要用什么反射镜了。

huguihua · 发表于 2004-12-4 23:32:23

谢谢Yu老师！质量百分比浓度1%是我根据他们做试验时将很少的示踪粒子倒入大水槽里估计出来的，然后听力学所的那个学生说示踪粒子的浓度要很小才行，但是我们射流的磨料质量百分比浓度通常达到10%以上，我想这就是射流浑浊的主要原因，所以我考虑将磨料浓度降低试一试，可能浑浊现象会改善一些。但是我还是想请教您如果要用质量百分比浓度来配制磨料和水，您说我的磨料浓度为多少才能用PIV测量出结果？还有，我的磨料名叫天然棕刚玉，其主要成分是三氧化二铝，我在一篇文献上查到三氧化二铝粉可以做示踪粒子，我想它的散射光的性能应该还可以吧，但是我在网上没有找到它散射光的性能的资料，我想问一下您三氧化二铝的散射光能力是不是还可以？用PIV测量磨料能够测出结果吗？请您对我这几个问题再帮忙提出宝贵意见！谢谢！

yxjbuaa · 发表于 2004-12-5 14:29:16

三氧化二铝应该没有问题，很多水槽实验都用这种粒子。对于浓度问题，我想你还是先实验一下，因为你的浑浊是由于粒子不干净引起的。这个不应该用质量百分比来衡量，还是要看单位体积内的粒子数。看一些文献介绍，在水中的实验，粒子大小在10～500微米之间都可以，当然我认为这个数据应该根据不同的实验情况来确定，但可以作为参考。如果你将水流速度和粒子速度分开测量的话，我不太清楚200～300m/s的速度用三氧化二铝合不合适，你可以在参考一些文献，这对于跟随性，要考虑相对密度比，散光性越高越好，但可以通过提高激光功率等方法得到补偿，所以先不要在这个方面犹豫不决，还是根据一些文献建议以及你自己认为可以的方案试一下，做一些结果再看是不是合理。

yxjbuaa · 发表于 2004-12-5 14:33:06

我刚在Lavision公司的网站上下了一个计算相关参数的工具，我试了一下，比较合理，和我在实验中设置计算得到的参数几乎一样，你可以参考一下。

yxjbuaa · 发表于 2004-12-5 14:35:42

？？怎么没有，再传一遍。

huguihua · 发表于 2004-12-5 16:21:02

谢谢Yu老师！您是说磨料浓度可以在实验中调节吗？其实我想也是这样，只是我的一个也是研究磨料射流机理的博士师姐建议我将这个浓度确定清楚，所以我才去问力学所的学生和您。还有一个原因是我做实验要借力学所的PIV，他们的仪器可能到春节才有空，所以我想趁这段时间将实验前的准备工作想周全，尽量减少实验因为某些因素没有考虑好而浪费的时间。另外，我在一篇名为“PAM对磨料浆体射流速度的影响规律研究”的文章中看到用PIV测量时磨料体积浓度控制在不高于2%，所以也可以借鉴一下这个数字。不过，我还要在网上找一找看有没有将磨料浓度控制在更小的范围内的。还有一个问题我要对您说以下的就是我的两相流是磨料和水，我听力学所的学生说他们的仪器只能测一相的速度，所以我就只用PIV测磨料的速度，水的速度通过测水的流量测，磨料就是我们用于切割的天然棕刚玉（主要成分是三氧化二铝），不需要示踪粒子跟随流体，直接测量磨料的速度。还有，您传给我的计算相关参数的工具能不能设置参数计算呢？我怎么只能看它设置的参数？不好意思，我不懂请指教！请您对我以上的问题和想法提出宝贵意见！谢谢！

yxjbuaa · 发表于 2004-12-5 22:34:08

[这个贴子最后由yxjbuaa在 2004/12/05 10:43pm 第 1 次编辑]

那个文件中所有能够修改的都可以从新设置，不过CCD是不能修改的，只能选择，共四种，计算出的参数都是严格按照光学参数计算的，蓝色的表示选取的硬件参数或其它基本参数，红色的表示实验中根据硬件参数和其它基本参数推算出来合理化参数，其中有一些是实验测量时的重要控制参数，里面的参数很全，是一个参数优化的好工具，正好在实验前制定测量方案时用。

yxjbuaa · 发表于 2004-12-5 22:37:53

另外，红色三角的表示有注释，鼠标放在上面就会显示注释，我也是刚刚下的，可能还有什么功能没有发现。

huguihua · 发表于 2004-12-5 23:43:32

谢谢Yu老师！我知道怎么用了，我根据我的情况将蓝色的数字改为：expected velocity approx :200m/s,particle size: 200μm,area of interest horizontal :1.3mm,area of interest vertical :10mm,desired displacement in pexels xp:5,minimum time dt: 0.2μs,其它的参数默认不变，点击camera FM3S后在laser最后一行的time for desired displacement(μs)出现红色数字0.2 后面是黑色的ok。请问Yu老师我的理解是不是对的？其它参数因为我还不知道我们学校仪器的具体情况怎样，所以可能还需要改，不过如果按照这个结果来看我的这个速度只需要两脉冲之间的时间间隔为0.2μs即可，这个要求对于一般的PIV应该能够达到吧！再次感谢Yu老师！

yxjbuaa · 发表于 2004-12-6 13:35:02

0.2μs是TSI老系统的极限

yxjbuaa · 发表于 2004-12-6 14:00:55

这两项可能达不到“area of interest horizontal :1.3mm,area of interest vertical :10mm”，不过没有问题，可以放宽一点，只要在有效区域有足够的vectors就可以了，如果按照你的设置，在有效区域的vectors可以达到100个左右呢。如果改成“area of interest horizontal :8mm,area of interest vertical :15mm”，那么dt＝0.6μs就可以了。

huguihua · 发表于 2004-12-6 14:31:08

谢谢Yu老师！因为我的喷嘴直径在1.3-1.7mm之间，出来的射流直径也在这个范围内，也就是横向区域在这个范围内，所以我在area of interest horizontal中填入1.3mm，而射流的纵向，即沿着射流的方向的区域可以适当加大些，只要是不超过射流核心区的距离，根据有关资料上说喷嘴距被切割材料的距离为10mm以内为宜，我想可能也是控制在射流的核心区以内吧，所以我在area of interest vertical填入10mm,不过，适当加长一点应该没关系的，所以您说的15mm我想也是可以的，但是我担心的是横向区域的范围太小，上午我又去请教力学所的一位对PIV试验比较熟的老师，他还是说我的实验困难很大，主要是我的喷嘴直径太小了，他的说法又让我的心冷了许多，所以我还是想请教您我这个区域是不是测不出结果啊？因为我要想做实验必须确定这个实验确实能够测才能考虑实验方案，所以在这里我还请各位老师、师兄师姐帮助确认我的实验的可行性，谢谢！

yxjbuaa · 发表于 2004-12-9 19:38:30

不好意思，由于我们这里要断网了，上网不太方便了，这几天没有来。
没有做过这么小的视场，如果你要视场只有1.3-1.7mm，这个估计很难达到，我想也没有必要，所以我一直说，只要保证在感兴趣的区域有足够多的vectors就可以了，也就是说，1.3-1.7mm只是视场中的一小部分。所以，如果你的分辨率可以达到0.1mm，那么也就是说你可以得到10个以上的vectors，我想，这差不多够了。如果横向区域达不到要求，没有问题，可以测量两次啊或多次啊，我想你测量的一定是长时间统计的定常结果，那么将区域分块测量是可以的。我想，可能很少有人做过这样小的流场实验，所以这些建议只能作为参考，理论上可以的，实际中可能不行，也可能行。

huguihua · 发表于 2004-12-9 21:22:26

谢谢Yu老师！您说得不错，“理论上可以的，实际中可能不行，也可能行”。那天那个老师说：“你对PIV有兴趣，愿望是好的，但是实验前我要给你拨冷水，根据你现在的喷嘴状况，你的实验可能测不出任何结果”，我的心被他的话刺激得冷了半截，难道我这么多天苦苦思索的实验就不能做吗？我还是不恢心，我坚持我的想法，一定要试一试，于是我把我坚持要做实验的想法以及实验方案向师兄师姐们说了，他们也支持我的想法，建议我试一试再说，并提出想去力学所看一看PIV仪器的要求，以便帮忙我制定实验方案，昨天，我和力学所联系好后和师兄师姐一起去看了仪器，还请他们的一个博士和两个硕士生来我们实验室看了一下我们的水射流机床，并开阀升压启动了一下机床，他们看了后提出主要有三点困难，一是射流区域小，二是磨料的反光性不好，三是磨料浑浊，关于第一个困难，他们提出和您在邮件里提到的一样用micro-piv,记得前几天我在论坛上看见一位发了提供micro-piv的贴子，于是我在论坛上发贴子并发邮件请他发给我一份，并提了几个关于micro-piv的问题，他给我回了邮件，回答了一些我的问题，并发了几份关于micro-piv的资料和文章，关于这个问题我还想问一下您，我的情况用micro-piv测量一定比普通的piv效果好吗？如果要用micro-piv测量，除了要买显微放大装置以外，还需要买CCD吗？关于第二个困难，有一个硕士生建议我如果磨料的反光差测不出结果就买密度和直径和磨料一致的空心玻璃微珠代替，我觉得他的提议不错，只是不知道市场上有没有这种空心玻璃微珠卖？或者其他反光性比较好的也行，不过我还是先试一下再说。关于第三个困难我还是觉得您的建议不错先洗一洗磨料，在实验过程中如果因为磨料浓度太大而拍摄效果差时，我再试着减小磨料浓度看一看，反正我要反复的试一试，直到测量效果好为止。再次感谢您真诚的帮助和建议！请您就我上面的问题和想法提出宝贵意见！谢谢！

PIV · 发表于 2004-12-10 11:24:56

你的勇气真的是很佩服，但是你要做的PIV试验确实难度很大。因为你的实验条件，使用通用的PIV手段已经比较困难，还要用MICRO PIV技术，这真的是难上加难。这里面需要太多的经验。不过你要是能坚持下来，不管结果如何，相信你能学到很多试验技巧和经验的。在这里，我们支持你！

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