在發動機燃燒、噴霧干燥、燃料霧化等工業與科研領域,噴霧流場具有高速、瞬變、三維非均勻等復雜特性,傳統取樣法會嚴重破壞流場原始狀態,導致粒徑分析失真。噴霧激光粒度儀通過一系列創新性光學與算法設計,成功破解了這一難題,成為復雜流場原位、實時分析的利器。
其破解難題的核心技術路徑如下:
非接觸式原位測量,保持流場原真性:儀器采用激光作為探測媒介,無需從流場中抽取樣品,避免了取樣帶來的液滴蒸發、碰撞、破裂或聚集等二次效應,確保測量對象即是實際工況下的真實噴霧場。
應對高濃度與動態范圍:復雜噴霧往往濃度高,存在嚴重的多重散射干擾。先進的噴霧粒度儀采用雙探測器陣列布局(前向與側向/后向)并結合反演算法(如米氏散射理論),能夠有效校正多重散射影響,在寬濃度范圍內(從稀薄到濃密)保持測量準確性。同時,其動態范圍極寬,可同時測量從亞微米到數百微米乃至毫米級的液滴。
捕捉瞬態過程與空間分布:儀器具備高的時間分辨率(可達微秒級),能夠跟蹤噴霧發展過程中粒徑分布的瞬時變化,如破碎、霧化、蒸發等關鍵階段。結合多維平移掃描系統,可對噴霧截面進行逐點測量,從而重構出粒徑在流場三維空間中的分布圖譜,揭示局部非均勻性。
抗振與光路自適應設計:針對工業現場振動、背景光干擾等惡劣環境,儀器采用一體化堅固設計、自適應光路校準以及背景光抑制技術,確保在復雜實驗臺或生產線上長期穩定運行,獲得可靠數據。
總結而言,噴霧激光粒度儀通過“非接觸原位探測+高濃度校正算法+高時空分辨率掃描+環境魯棒性設計”的技術組合拳,成功穿透了復雜流場的測量迷霧,將難以捉摸的瞬態液滴群轉化為精確、多維的定量數據,為優化霧化效率、提升燃燒性能、改進產品質量提供了的洞察力,是連接微觀機理與宏觀性能的關鍵橋梁。