粉尘云形成过程的可视化研究方法

摘要

为深入认识粉尘云的分散行为,本文开发了基于改进Siwek 20 L测试系统的可视化装置;利用高速摄像系统和图像处理技术,获得了Siwek 20 L装置内镁粉颗粒在扬尘过程中粉尘云透光率随时间的变化,并结合粉尘云浓度的变化对透光率曲线进行了分析。研究表明本方法所获的透光率变化过程与粉尘实际浓度变化具有一致性,能有效辨识粉尘云的运动状态和时空分布特性;在扬尘阶段,透光率曲线随时间增加首先迅速下降继而稳态波动,直观反映了颗粒快速喷射形成粉尘云,且粉尘云形成初期湍动剧烈但平均浓度相对稳定的实际过程;扬尘完成后,湍流强度急剧衰减、颗粒不断沉降,粉尘云浓度随之降低,导致透光率曲线随之上升。相较于PRL光学粉尘探针法,该方法获得的透光率结果能更客观地反应扬尘过程中粉尘浓度的实际变化规律,为粉尘云运动过程的研究提供了新的手段。