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熒光粒子、高通濾鏡在PIV氣液兩相流試驗中的應用
熒光粒子、高通濾鏡在PIV氣液兩相流試驗中的應用
北廷測量技術（北京）有限公司
試驗背景：在氣液兩相流動中，氣泡的存在會經常干擾流場的測量，甚至導致液相速度場的測量出錯。
原因：氣泡直徑經常在mm量級，并存在水汽界面，導致激光照射上的反射光強度，和um量級的示蹤粒子散射光強度相比，至少大一個數量級以上，這樣氣泡周圍的示蹤粒子圖像*被氣泡散射光遮擋住。PIV拍攝的圖像及其軟件分析的速度矢量，實際上只是氣泡的速度矢量。
解決方法：熒光粒子配合高通濾鏡，消除氣泡的反射光
試驗設備：
Evergreen 脈沖激光器、德國PCO Edge 16位 5.6M分辨率雙曝光PIV相機
同步器、100065 熒光粒子、610070窄帶濾波鏡
610072高通濾鏡
PIVView后處理軟件
試驗模型：
600mm(長)*350mm（寬）*400mm（高）玻璃缸，裝約60升水
小型濾清泵一臺
泵循環抽水從高處進入水面，帶入氣泡進入玻璃缸，高度越高，流速越高，氣泡越多
試驗過程：
試驗做兩組對比試驗，工況相同：
*為不加濾鏡，示蹤粒子為普通PSP示蹤粒子
第二次為加上高通濾鏡，示蹤粒子為熒光粒子
試驗現場照片
試驗結果：
PSP示蹤粒子和氣泡
熒光粒子加高通濾鏡
*試驗中，加入的是普通的PSP示蹤粒子，相機鏡頭前面只增加了532nm窄帶濾波鏡。右上角亮度明顯是氣泡的圖像和模型的激光反射光
第二次試驗中，加入的是熒光粒子，在相機鏡頭前增加了高通濾鏡，消除了氣泡和模型的發射光，只能得到熒光粒子的圖像。
PSP示蹤粒子和氣泡速度場，結果圖一
熒光粒子速度場，結果圖二
分析：
結果圖一中，在右上角部分計算得到的速度場應該是壞點，這是因為模型反光照成的。主流區域，主要流動向下，但是存在一部分向上的流動，這是由于氣泡向上運動導致，和我們在實際觀察到氣泡進入液面一段距離以后，開始向上運動一致。所以，實際上，這幅速度場圖像表征的是氣泡和示蹤粒子的運動結合。
結果圖二中，消除了氣泡的影響，而且模型的反射光也消除了，這樣得到速度場結果就是真實反應液體流場的運動。
結論：
采用熒光粒子和高通濾鏡，可以很好消除氣相對于液相測量的干擾，得到準確的液相流場。