PIV技术测量泥沙管道输送速度分布研究

"泥沙管道输送水平速度分布的PIV测量" 本文主要探讨了在泥沙管道输送过程中，利用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）技术对清水和低浓度水沙混合物水平速度分布的测量。PIV是一种非侵入性的流场测量方法，通过追踪流体中的示踪粒子来获取流场的速度信息。在本研究中，作者陈炜来自河海大学机电工程学院，他指出，尽管固液两相流动的研究已有一定积累，但对其混合运动机理的理解仍停留在经验阶段，这对实际应用带来挑战。 实验中，研究者发现清水和体积浓度仅为0.005%的水沙混合物在水平速度分布上存在微小差异。这一发现意味着在两相速度滑移的研究中，可以使用混合相的速度分布来代替液相，与固相速度进行比较，以减少固相速度测试的误差。为保证测量精度，固相和液相速度的测试被分开处理。 实验装置由有机玻璃模型实验台和PIV测量系统构成。有机玻璃模型实验台包含了泥泵、驱动调速装置以及泥沙输送的相关组件，而PIV测量系统则包括脉冲激光光源、组合透镜、数字相机等，用于捕捉和分析流场中的粒子运动，从而获得速度数据。 PIV技术的基本操作流程是：首先，在流场内散布示踪粒子；接着，激光光源照亮流场的一个薄层，相机连续拍摄两帧图像；然后，通过对粒子位置的图像分析计算出粒子的位移；最后，根据位移和曝光时间，计算出流场的速度矢量和其他动力学参数。 通过这样的实验设计，作者得以对比清水和低浓度水沙混合物的水平速度分布，揭示了两者在速度特性上的相似性，这对于理解管道水力输送中的两相流动行为和优化输送效率具有重要意义。这项研究为管道疏浚工程及其他涉及固液两相流动的领域提供了更精确的科学依据。