液滴在颗粒层内渗透流动动态过程的激光荧光实验测量

摘要

为了实现下落液滴在颗粒层内渗透流动的三维快速测量,本文开发了一种基于激光-荧光-高速相机的光学测量系统,用以拍摄记录不同时刻颗粒层内液体的分布形貌.该系统由三个部分组成,首先,液滴和颗粒层在撞击渗透系统中接触,采用折射率匹配方法减少光学散射;其次,光学信号采集系统拍摄记录颗粒层内液体的形貌分布随时间的变化,通过改变拍摄截面,可以实现准三维测量;最后,在数据处理系统中使用Matlab程序完成对实验数据的分析,可以获得液体在层内不同方向上距离、速度和加速度的时空分布,进一步为流体在颗粒层渗透时的受力、动量和能量变化的动态理论模型的建立和验证提供支撑.实验系统的空间分辨率达到0.02 mm,时间分辨率达到0.5 ms,满足渗透过程测量稳定可靠、高时空分辨率的要求.