1.一种两相流上升气泡流体流动显示实验方法,其特征在于:首先在气泡运动观察器中通入纯气体进行鼓泡,在气泡运动观察器中加入液体至一定液位,然后通入示踪剂和气体的混合物,再观察气泡流体流动状态;摄像记录开始时,在持续形成的气泡内注入示踪剂形成烟线,观察气泡内部流体流动状态;实现上述方法的双通道套管注射针,包括第一细管(13)、第二细管(14)、纯气体进口(15)和扩大室(16),扩大室(16)与气泡运动观察器(1)法兰盘螺纹连接,第一细管(13)固定在气泡运动观察器(1)底部的法兰盘上,上端延伸至气泡运动观察器(1)内,下端延伸至扩大室(16)中部,第二细管(14)插入并贯穿扩大室(16)、第一细管(13),并延伸至气泡运动观察器内,扩大室(16)底部设置纯气体进口(15);第二细管(14)通入示踪剂和气体的混合物,纯气体进口(15)通入纯气体。
2.实现如权利要求1 所述方法的两相流上升气泡流体流动显示实验装置,其特征在于:包括一个透明的气泡运动观察器(1)、双通道套管注射针(2)、示踪剂流态化器(5)、高压气瓶(7)、气室(9)以及由高速摄像机(10)、图像处理计算机(11)、激光发生器(12)构成的PIV 系统;双通道套管注射针(2)通过螺纹与气泡运动观察器(1)连接,双通道套管注射针(2)第一通道分别与气泡运动观察器(1)和示踪剂流态化器(5)连接,第二通道与气室(9)连接;示踪剂流态化器(5)与高压气瓶(7)连接,正对气泡运动观察器(1)一侧放置高速摄像机(10),高速摄像机(10)与图像处理计算机(11)通过数据线连接,在气泡运动观察器(1)另一侧且与高速摄像机(10)呈90°方位放置激光发生器(12);第二细管(14)为第一通道,纯气体进口(15)为第二通道。
3.如权利要求2 所述的两相流上升气泡流体流动显示实验装置,其特征在于:第一细管(13)内径为3mm-6mm,第二细管(14)内径为1mm-2mm,纯气体进口(15)内径为3mm-6mm,扩大室(16)内径为10mm-40mm。
4.如权利要求3 所述的两相流上升气泡流体流动显示实验装置,其特征在于:双通道套管注射针(2)的纯气体进口(15)通过第二单向阀(3)与可调节蠕动泵(8)、气室(9)依次连接。
5.如权利要求3 所述的两相流上升气泡流体流动显示实验装置,其特征在于:双通道套管注射针(2)的第二细管(14)通过第一单向阀(4)与示踪剂流态化器(5)、针型阀(6)、高压气瓶(7)依次连接。
6.采用如权利要求2-5 任一所述两相流上升气泡流体流动显示实验装置进行实验的方法,包括以下步骤:
① 打开可调节蠕动泵(8),使气室(9)中的空气或惰性气体由双通道套管注射针(2)的纯气体进口(15)顺利注入气泡运动观察器(1)中;
② 在气泡运动观察器(1)中加入液体至一定液位,在示踪剂流态化器(5)中加入适量的微米级示踪剂硅粉或白炭黑;液体为水、甘油的至少一种;
③ 待上升气泡稳定后,缓慢打开针型阀(6),使高压气瓶(7)内的惰性气体逐渐进入示踪剂流态化器(5)中使示踪剂呈流态化,并随惰性气体通过双通道套管注射针(2)的第二细管(14)进入气泡运动观察器(1)中;
④ 打开PIV 系统的激光发生器(12),调节其位置,使其形成的激光面在一定拍摄高度上能切过上升气泡;
⑤ 打开PIV 系统的高速摄像机(10)和图像处理计算机(11),将高速摄像机(10)放置在拍摄高度上进行图像捕捉,所得图像由图像处理计算机(11)进行处理;
⑥ 实验结束后,关闭高速摄像机(10)、激光发生器(12)和针型阀(6),将气泡运动观察器(1)中液体排出,然后关闭可调节蠕动泵(8)。