荧光粒子、高通滤镜在PIV气液两相流试验中的应用

北廷测量技术（北京）有限公司

试验背景：在气液两相流动中，气泡的存在会经常干扰流场的测量，甚至导致液相速度场的测量出错。

原因：气泡直径经常在mm量级，并存在水汽界面，导致激光照射上的反射光强度，和um量级的示踪粒子散射光强度相比，至少大一个数量级以上，这样气泡周围的示踪粒子图像*被气泡散射光遮挡住。PIV拍摄的图像及其软件分析的速度矢量，实际上只是气泡的速度矢量。

解决方法：荧光粒子配合高通滤镜，消除气泡的反射光

试验设备：

Evergreen 脉冲激光器、德国PCO Edge 16位 5.6M分辨率双曝光PIV相机

同步器、100065 荧光粒子、610070窄带滤波镜

610072高通滤镜

PIVView后处理软件

试验模型：

    600mm(长)*350mm（宽）*400mm（高）玻璃缸，装约60升水

    小型滤清泵一台

 泵循环抽水从高处进入水面，带入气泡进入玻璃缸，高度越高，流速越高，气泡越多

试验过程：

试验做两组对比试验，工况相同：

*为不加滤镜，示踪粒子为普通PSP示踪粒子

第二次为加上高通滤镜，示踪粒子为荧光粒子

                              试验现场照片

试验结果：

PSP示踪粒子和气泡

荧光粒子加高通滤镜

   *试验中，加入的是普通的PSP示踪粒子，相机镜头前面只增加了532nm窄带滤波镜。右上角亮度明显是气泡的图像和模型的激光反射光

   第二次试验中，加入的是荧光粒子，在相机镜头前增加了高通滤镜，消除了气泡和模型的发射光，只能得到荧光粒子的图像。

PSP示踪粒子和气泡速度场，结果图一

荧光粒子速度场，结果图二

分析：

     结果图一中，在右上角部分计算得到的速度场应该是坏点，这是因为模型反光照成的。主流区域，主要流动向下，但是存在一部分向上的流动，这是由于气泡向上运动导致，和我们在实际观察到气泡进入液面一段距离以后，开始向上运动一致。所以，实际上，这幅速度场图像表征的是气泡和示踪粒子的运动结合。

结果图二中，消除了气泡的影响，而且模型的反射光也消除了，这样得到速度场结果就是真实反应液体流场的运动。

结论：

     采用荧光粒子和高通滤镜，可以很好消除气相对于液相测量的干扰，得到准确的液相流场。