激光流场测试技术在水力旋流器中的应用.pdf

第 50 卷第 4 期化工机械化工机械DOI:10.20031/ki.0254鄄6094.202304001激光流场测试技术在水力旋流器中的应用张玉刘姝胡雷静王振波齐建涛孙杰文渊中国石油大学渊华东冤新能源学院冤摘要介绍了 7 种流场测试技术渊激光多普勒测速技术尧相位多普勒粒子动态分析仪尧二维粒子图像测速技术尧立体粒子图像测速技术尧全息粒子图像测速技术尧层析粒子图像测速技术尧体三维速度场测试技术冤的基本工作原理和优缺点袁分析了不同激光流场测试技术在水力旋流器流场测试中的测试细节尧测试内容以及各自的优势和局限遥关键词水力旋流器激光测试技术流场测试中图分类号TQ051.8+4文献标识码A文章编号0254鄄6094渊2023冤04鄄0435鄄09水力旋流器是利用离心力场实现分离的高效分离设备袁具有结构简单尧分离效率高尧运行成本低及占地面积小等优点袁 已广泛应用于矿物尧石化及污水处理等众多工业领域遥 旋流器虽然结构简单袁但其内部流场相当复杂遥 分析水力旋流器内部流场规律袁掌握旋流器参数与流场分布之间的关系咱1暂袁对廓清旋流器分离机制尧提高旋流器分离性能袁具有十分重要的意义遥目前研究水力旋流器内部流场的主要方法有院理论研究尧数值模拟和实验测试遥 其中实验测试是最基础尧最可靠的方法遥 自20世纪50年代开始袁众多学者开展了对水力旋流器内部流场的实验研究遥 目前常用的激光流场测试技术有院激光多普勒测速技术渊LDV冤尧相位多普勒粒子分析仪渊PDPA冤尧粒子图像测速技术渊PIV冤尧体三维流场测速系统渊V3V冤等遥 笔者对几种非接触式激光流场测试技术的基本原理和优缺点进行综述袁同时对不同激光流场测试技术在水力旋流器流场测试中的应用进行了分析和介绍袁详细叙述了不同激光流场测试技术在水力旋流器流场测试中的测试细节尧 测试内容以及各自的优势和局限袁以期对后续研究工作提供借鉴与指导遥1激光流场测试技术1.1激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术 渊Laser Doppler Ve鄄locimeter袁LDV冤是1964年由YEH Y和CUMMINS HZ提出的一种流场测试技术咱2暂遥 LDV系统主要由激光器尧光学系统尧信号处理系统尧计算机系统等组成袁基本工作原理咱3暂如图1所示袁在被测流场当中布撒一定浓度的示踪粒子袁利用示踪粒子对入射激光的散射作用袁通过光电探测器测量此散射光的多普勒频移信号袁此信号与示踪粒子的速度存在线性关系袁经过信号处理后即可得到粒子的速度遥图1LDV测试原理1.2相位多普勒粒子动态分析仪相位多普勒粒子动态分析仪 渊Phase Doppler基金项目院山东省自然科学基金项目渊ZR2021ME036冤遥作者简介院张玉渊1998-冤袁硕士研究生袁从事多相流的研究工作遥通讯作者院王振波渊1971-冤袁教授袁从事多相流动与分离的研究工作袁遥引用本文院张玉袁刘姝袁胡雷静袁等.激光流场测试技术在水力旋流器中的应用咱J暂.化工机械袁2023袁50渊4冤院435-442曰472.435化工机械2023 年化工机械Particle Analyzer袁PDPA冤 是在LDV基础上发展起来的袁其测速原理与LDV相同咱4暂遥 PDPA技术利用粒子对干涉条纹散射时产生间隔发生变化的折射或反射信号袁经过信号分析和数据处理袁获得粒子速度和粒径大小遥 PDPA技术可以实现两相流体中粒子的速度尧粒径和浓度的测量遥1.3粒子图像测速技术粒子图像测速技术渊Particle Image Velocime鄄try袁PIV冤是ADRIAN R J于1984年提出的一种非接触式激光测量技术咱5暂遥 粒子图像测速系统各部分组成如图2所示咱6暂袁主要包括院图像采集系统渊CCD相机冤尧光源照明系统渊双脉冲激光器尧光导臂尧激光头冤尧同步器尧计算机及图像后处理软件等遥图2PIV系统各部分示意图1.3.1二维粒子图像测速技术渊2D PIV冤最初的PIV技术用于平面二维瞬态流动速度场测量遥 如图3所示咱7暂袁2D PIV技术主要利用示踪粒子在流场中良好的跟随特性袁在被测流场当中均匀地布撒一定浓度的示踪粒子袁双脉冲激光器在时间上先后发出的两束激光在光路中重合袁通过片光源呈现器形成一个片状光源袁照亮流场当中的示踪粒子袁在很短的时间间隔驻t内袁CCD相机采集到两张相关的示踪粒子图像袁通过互相关运算和图像后处理确定示踪粒子在驻t内的位移袁通过计算得到粒子的速度袁 最后进行批量处理袁以获得整个拍摄流场区域的速度分布矢量图遥1.3.2三维粒子图像测速技术渊3D PIV冤随着对精细流场信息需求的不断增长和相机成像技术及计算机图像解析技术的快速发展袁PIV技术由二维发展到三维咱8暂遥 三维PIV分为层析PIV渊Tomographic PIV袁Tomo鄄PIV冤尧立 体 PIV渊Stereoscopic PIV袁SPIV冤尧 全 息 PIV 渊HolographyPIV袁HPIV冤等遥由于光源对流场的照明方式不同袁现有的3D PIV技术可分为两大类院一是使用片光对被测平面进行照明袁获得被测面的二维速度分量袁后通过计算得到第3个速度分量袁这种方式本质上仍属于2D PIV袁如SPIV曰另一种是使用体光源照明袁测量被测体空间的三维速度袁实现真正意义上的全场三维PIV袁如Tomo鄄PIV尧HPIV等遥1.3.2.1立体粒子图像测速技术与二维粒子图像测速技术相同袁立体粒子图像测速技术渊Stereoscopic PIV袁SPIV冤仍采用片光照明遥SPIV 技术是在传统2D PIV基础上增加一台CCD 相机袁利用两台相机从不同视角同步拍摄被测平面的示踪粒子图像咱9暂袁根据互相关算法分别图3PIV测试原理436第 50 卷第 4 期化工机械化工机械计算得到两个二维速度场袁再根据这两个二维速度场重构出面内及面外共3个速度分量袁 实现了平面三维流场瞬态测量遥 如图4所示袁SPIV系统常用的两种相机布置方式为相机同侧法和相机异侧法遥目前SPIV技术多应用于船舶尾流场测试咱1013暂尧壁面湍流咱14袁15暂等方面遥图4SPIV系统的两种相机布置方式1.3.2.2全息粒子图像测速技术全息粒子图像测速技术 渊Holography PIV袁HPIV冤 是将全息技术与PIV相结合得到的一种真正意义上的三维流场测试技术遥早期的HPIV技术采用传统全息干板和底片袁需要进行化学湿处理和光路再现袁 实际操作非常复杂且误差较大袁随着数字全息粒子图像测速技术出现才得到广泛应用遥 数字全息PIV渊DHPIV冤测速原理如图5所示袁 数字全息PIV技术是用CCD芯片来代替传统的全息胶片或干板袁将全息干涉条纹直接记录在CCD芯片上袁 同时全息图像的再现不需要光路再现袁而是通过数学计算在计算机中实现咱16暂袁从而实现空间流场的瞬态测量遥 数字全息PIV技术已成功应用于燃烧火焰流场测试尧 发动机喷雾尧汽车空气动力流场等方面咱17暂遥图5数字全息PIV测速原理1.3.2.3层析粒子图像测速技术层析粒子图像测速技术 渊Tomographic PIV袁Tomo鄄PIV冤是将PIV技术和医学上的CT重构技术结合得到的一种三维粒子图像测速技术咱18暂袁能实现体空间流场的全场定量测量袁 其原理如图6所示咱19暂遥Tomo鄄PIV采用体光源照射袁利用多台相机渊通常为36台相机冤记录不同视角下被测流场的示踪粒子图像袁 再通过光学层析成像算法由二维图像重构出三维示踪粒子场袁 然后利用三维互相关算法得到体空间的三维速度矢量场咱20暂遥 Tomo鄄PIV目前多应用于测量尾流流动咱2123暂尧湍流边界层咱2426暂以及射流咱2729暂等方面遥图6层析PIV原理示意图437化工机械2023 年化工机械表1激光流场测量技术对比1.4体三维速度场测试系统体 三 维 速 度 场 测 试 系 统 渊Volumetric 3鄄component Velocimetry measurement system袁V3V冤是在PEREIRA F咱30暂工作的基础上发展起来的袁它结合了散焦技术和PIV技术遥如图7所示咱31暂袁V3V采用独立的3D相机同时从3个不同视角记录示踪粒子图像咱32暂袁相机内的3个传感器排列在一个共面三角形内袁通过模式搜索算法直接从拍摄到的图像中提取粒子的三维位置咱33暂袁利用针孔成像原理分析三角形袁从而得到粒子的空间位置的速度矢量咱34暂遥 V3V技术已成功应用于测量涡轮桨搅拌槽内湍流场咱34袁35暂尧泵管道流场咱3638暂尧平面斜坡湍流场咱3941暂等方面遥将以上所述7种激光流场测量技术的优缺点对比列于表1遥图7V3V测试原理示意图技术名称LDVV3V测量类型单点测量体积测量PDPA单点测量2D PIV平面测量优点高频响曰高精度曰易于判别流向三维区域内任意位置的瞬态三维测量曰不需要布置多台相机曰操作简单同时测量流体和粒子的速度以及粒径和浓度曰实现两相流场测量精度高曰平面瞬态测量缺点信号不连续曰只能实现单点测量单点测量平面测试对三维流动测量存在较大误差采集频率较低曰空间分辨率较低SPIV平面测量实现平面三维瞬态流场的测量第3维分量的测量精度较低DHPIV体积测量一次性采集三维流场全部信息曰测量精度和效率较高观测空间较小曰 粒子空间定位精度不高曰全息成像质量差Tomo鄄PIV体积测量测量精度高曰实现空间流场的全场定量测量需要更高的体积照明能量尧数据存储量及计算能力438第 50 卷第 4 期化工机械化工机械2流场测试技术在水力旋流器中应用水力旋流器内部流场研究可追溯到20世纪50年代袁KELSALL D F借助显微镜光学测量首次得到了水力旋流器的速度场分布咱42暂遥 20世纪80年代以后袁随着测试技术的发展袁激光非接触式流场测试技术被广泛地应用于水力旋流器流场测试中遥2.1LDV技术在水力旋流器流场测试中的应用早期学者多借助二维LDV技术测量水力旋流器的流场袁水力旋流器模型采用透明的有机玻璃加工制作而成袁以便于激光测试袁试验介质多为清水袁 测试过程中常用的示踪粒子有滑石粉尧Al2O3粉末尧聚苯乙烯颗粒等遥采用LDV技术进行流场测试时袁 旋流器柱锥段的弯曲壁面会对激光束产生折射和反射袁影响测试结果遥 为减小测量误差袁多在旋流器模型外加设光路补偿盒渊多为有机玻璃材质冤并充满与旋流器内相同液体进行光路补偿咱43暂遥 此外袁任相军采用含有一定浓度甘油的水作为补偿液袁将补偿液的折射率配至接近有机玻璃的折射率以提高测量精度咱44暂曰MARINSLPM等为了减小光束反射和折射的影响袁 将水力旋流器的外壁制成平面咱45暂曰BAI Z S等在激光束入射位置设置直径为5 mm的孔口袁孔口处固定光学玻璃袁光学玻璃具有较低的折射率和平面表面袁可以有效地避免曲面对测试的影响咱3暂遥LDV测量精度为依0.5%袁精度相对较高袁样本数也较高袁 可以达到每点1 0003 000采样数咱32暂遥借助LDV可以较准确地测得水力旋流器不同操作参数和结构参数下的轴向尧切向时均速度分布及轴向尧切向湍流强度时均分布等遥但由于LDV属于单点测量袁测量过程工作量大且费时袁故一般假设旋流器流场为轴对称分布袁试验时只测量旋流器一半的流场袁或选取特殊截面进行全直径范围的测量袁对流场的对称性进行验证曰同时由于径向速度分量较小袁 且测试时光路布置比较困难袁仅较少学者进行了径向速度的测量遥2.2PDPA技术在水力旋流器流场测试中的应用借助LDV技术仅能实现对旋流器的单相水流场测量袁而PDPA作为LDV的扩展袁可以实现两相流场的测量袁 因此PDPA在旋流器流场测试中得到了广泛应用遥借助PDPA技术测试旋流器流场时袁 一般采用有机玻璃制作旋流器模型袁同时为了消除曲率对激光测量的影响袁需要在旋流器被测截面壁面处加工直径5 mm的小孔袁固定石英玻璃作为激光透射视窗袁以便在垂直平面上进行测量遥 且为进一步减小激光束在旋流器曲面上的光学折射袁可以在旋流器接收光线侧加设光学补偿盒遥在PDPA测试时袁 常使用空心玻璃微球作为示踪粒子袁 其既能满足PDPA测试中分散相粒子对光的反射效果袁又满足密度尧粒度分布和粘度的一致性要求咱46暂遥 PDPA属于单点测量袁测量时在被测截面处距离边壁0.5 mm至轴心每隔一定间距左右逐点测量咱47暂遥与LDV尧PIV等相比袁PDPA最大的优势是可以实现对水力旋流器中固液尧液液尧气液等两相流场的测量袁同时能够测得粒子的粒径和浓度遥 借助PDPA技术袁可以测得不同操作参数尧结构参数下旋流器连续相和分散相的轴向和切向时均速度分布袁轴向尧切向湍流强度及固体颗粒的平均粒径分布尧浓度分布等遥 借助PDPA进行流场测试时袁由于径向速度与入射光方向重合袁无法精确识别测试点处的径向速度频移袁导致径向速度测量难以实现咱48暂曰同时PDPA也属于单点测量袁一般仅测量旋流器一半的流场袁且在近壁面和空气柱附近无法进行测量遥2.3PIV技术在水力旋流器流场测试中的应用LDV和PDPA技术仅能实现单点测量袁无法获得流场瞬态信息袁随着粒子图像技术的发展袁PIV技术突破了单点测量的局限性袁可以实现对流场的瞬态测量遥 目前二维粒子图像测速技术和立体粒子图像测速技术已成功应用于水力旋流器流场测试中遥利用PIV技术进行流场测试时袁 常采用石英玻璃或有机玻璃制作旋流器实验模型遥 其中袁石英玻璃透光率高尧折射率低袁而有机玻璃可加工性能更好袁但折射率高尧透光性较差遥 因此当被测旋流器结构简单且承压不高时袁优先选用石英玻璃制作水力旋流器模型遥 PIV流场测试中常用的示踪粒子有空心玻璃微珠尧聚苯乙烯尧聚酰胺晶种粒子尧荧光示踪粒子等遥目前仅借助PIV对水力旋流器进行单相流场测试试验袁试验介质多为清水或蒸馏水袁油相会439化工机械2023 年化工机械阻挡激光光源照射示踪粒子袁故无法添加至试验介质中咱49暂遥 在PIV测试过程中袁同样存在壁面曲率问题袁可以通过加设光学补偿盒并装满与被测介质相同的液体进行光路补偿遥 KE R等为了进一步提高测量精度袁采用折射率匹配方法袁采用与旋流器壁面渊有机玻璃冤相同折射率的63.3wt%的碘化钠溶液作为工作流体袁解决了旋流器弯曲壁面的光折射和反射问题咱50暂遥 虽然折射率匹配方法能够很好的提高测量精度袁但折射率匹配方法难度很大袁需要大量的时间和物质成本遥采用PIV技术进行旋流器流场测试的另一大难点是旋流器中心存在空气柱袁空气柱反射的激光会严重损坏CCD相机遥 为解决空气柱和气泡反光问题袁KE R等在进料罐中加入过滤纤维排除气泡咱50暂曰王小兵等选用散射度大的示踪粒子袁降低激光器的激发电压袁并适当减小CCD相机镜头的光圈数咱51暂曰许妍霞等在试验过程中将空气柱进行遮挡咱43暂曰SONG T等将底流通过管段连接到水下袁避免空气柱的形成咱52暂曰汪威在光路补偿盒相应部分张贴深色吸光材料咱53暂遥 而目前使用较多的方法为采用罗丹明-B染色的三聚氰胺树脂微球作为示踪粒子袁此荧光示踪粒子在受到532 nm的绿光照射时袁会发射580 nm的红光袁同时在CCD相机镜头前安装540 nm高通滤光片袁将532 nm的绿光滤去袁则可以获得580 nm的粒子散射图像遥 通过这个处理袁可以滤去背景光尧空气柱反射光及气泡反射光等袁使得CCD相机仅捕捉到荧光粒子的散射光并成像袁从而实现对被测流场的精准拍摄遥采用2D PIV技术进行流场测试时袁 由于2DPIV是对平面进行测量袁 而旋流器内部为三维速度场袁测量平面外的速度会对面内的速度产生影响遥 如测量旋流器中轴面的轴向速度和径向速度时袁 切向速度会对轴向和径向速度测量带来误差袁LIU Z L等提出了一种校正方法可以有效地消除切向速度对轴向速度测量结果的影响袁但对径向速度的影响难以消除咱54暂遥PIV技术测试精度为依0.1%袁 利用PIV可以测得不同操作参数和结构参数下旋流器的切向速度尧轴向速度和径向速度分布袁零轴向速度包络面渊LZVV冤袁涡量分布袁流线分布袁雷诺切应力分布袁湍流强度等袁且利用CCD相机渊高速摄像冤可以研究旋流器空气柱的形成过程遥2.4V3V技术在水力旋流器流场测试中的应用2D PIV和SPIV本质上仍属于平面测量袁而水力旋流器内部为三维旋转湍流场袁需借助三维测量技术进行旋流器内部流场测量袁但由于实验成本和难度限制袁相关研究较少遥 目前仅王剑刚借助V3V进行了水力旋流器流场测试咱32暂遥 水力旋流器壁面曲率问题给V3V测试带来很大的难度遥 对于LDV尧PDPA和PIV测试来说袁这个问题会使测试结果存在误差遥 而对于V3V来说袁 由于其景深较大袁光信号更弱袁颗粒重叠性高袁图像对比度更差袁可能会导致测试结果严重失真袁因此借助V3V进行旋流器流场测试难度更大遥 王剑刚最初使用去离子水作为试验介质袁但由于折射率差距和壁面曲率的影响袁 得到的速度矢量识别个数很低袁无法得到测试结果袁因此进行了大量折射率匹配实验袁 最终选择53wt%的碘化钠水溶液作为试验中的折射率匹配液袁其折射率和旋流器壁面渊石英玻璃冤的折射率一致袁均为1.47袁可以很好地消除壁面曲率对测试的影响遥 同时采用由罗丹明-B染色的示踪微球作为示踪粒子袁 在CCD相机前安装高通滤光片来避免反光和空气柱对试验的影响遥 最终通过试验得到了35 mm水力旋流器的三维速度分布尧三维零轴速包络面袁借助三维轴向速度进行了短路流流量计算袁并提出了循环流流量的计算模型遥 同时通过统计平均法改善了V3V测量的空间分辨率袁发现误差小于5%袁但对于径向汇流速度袁短路流流量和循环流流量的准确计算袁需要进一步提高空间分辨率和测试精度遥3结束语水力旋流器内部为复杂的三维旋流场袁包括内旋流尧外旋流尧短路流尧循环流和空气柱等多种流动结构遥 借助激光测试技术研究操作参数和结构参数对水力旋流器流场的影响袁对进一步了解旋流器分离机制袁提高水力旋流器的分离性能具有重要意义遥 目前常用的水力旋流器流场测试技术袁如激光多普勒测速技术渊LDV冤尧相位多普勒动态分析仪 渊PDPA冤尧 二维粒子图像测速技术渊2DPIV冤和立体粒子图像测速技术渊SPIV冤袁主要局限于单点或平面测量袁虽然不同的测试技术均有各自的侧重和优势袁但对于水力旋流器内部的三维速度场尧短路流和循环流等三维流动结构的研究而言袁这些方法仍存在较大的局限性遥 随着激光440第 50 卷第 4 期化工机械化工机械流场测速技术的发展袁特别是层析粒子图像测速技术渊Tomo鄄PIV冤尧体三维速度场测试系统渊V3V冤等瞬时尧 全场体三维测量技术的出现和发展袁为水力旋流器内流场的进一步精准测量和研究提供了强有力的技术支持遥参考文献咱1暂许妍霞.水力旋流分离过程数值模拟与分析咱D暂.上海院华东理工大学袁2012.咱2暂YEH Y袁CUMMINS H Z.Localized fluid flow measure鄄ments with an He鄄Ne laser spectrometer 咱J暂.AppliedPhysics Letters袁1964袁4渊10冤院176-178.咱3暂BAI Z S袁WANG H L袁TU S T.Experimental study offlow patterns in deoiling hydrocyclone咱J暂.Minerals En鄄gineering袁2009袁22渊4冤院319-323.咱4暂金光袁焦晶晶袁吴晅.典型流场测速技术应用研究进展咱J暂.矿山机械袁2015袁43渊12冤院10-15.咱5暂ADRIAN R J.Scattering particle characteristics and th鄄eir effect on pulsed laser measurements of fluid flow院speckle velocimetry vs particle image velocimetry咱J暂.Applied Optics袁1984袁23渊11冤院1690-1691.咱6暂孔维波.PIV技术的应用与发展咱J暂.山东化工袁2019袁48渊6冤院115-119.咱7暂赵新才袁刘宁文袁汪伟袁等.流场测试技术简介咱J暂.高能量密度物理袁2012渊3冤院117-122.咱8暂郭春雨袁徐菁菁袁韩阳袁等.船舶领域粒子图像测速技术的发展及应用 咱J暂.中国舰船研究袁2021袁16渊6冤院84-91曰150.咱9暂陈启刚袁钟强.体视粒子图像测速技术研究进展咱J暂.水力发电学报袁2018袁37渊8冤院38-54.咱10暂WU T C袁DENG R袁LUO W Z袁et al.3D-3C wake fieldmeasurement袁reconstruction and spatial distribution ofa Panamax Bulk using towed underwater 2D-3C SPIV咱J暂.Applied Ocean Research袁2020袁105渊3冤院102437.咱11暂宋科委袁解学参袁孙聪袁等.基于SPIV的压浪板对DTMB5415船模尾流场影响的试验研究咱J暂.中国造船袁2021袁62渊2冤院1-13.咱12暂郭春雨袁吴铁成袁骆婉珍袁等.肥大型U尾船舶标称伴流特性SPIV试验研究咱J暂.华中科技大学学报渊自然科学版冤袁2018袁46渊6冤院71-75.咱13暂GUO C Y袁WU T C袁LUO W Z袁et al.Experimentalstudy on the wake fields of a Panamax Bulker based onstereo particle image velocimetry咱J暂.Ocean Engineer鄄ing袁2018袁165院91-106.咱14暂MAMORI H袁YAMAGUCHI K袁SASAMORI M袁et al.Dual鄄plane stereoscopic PIV measurement of vorticalstructure in turbulent channel flow on sinusoidal ribletsurface 咱J暂.European Journal of Mechanics鄄B/Fluids袁2019袁74院99-110.咱15暂OZKAN G M袁ELSINGA G E袁BREUGEM W P袁et al.Stereoscopic PIV measurements of flow over a ribletsurface at high Reynolds number 咱J暂.ExperimentalThermal and Fluid Science袁2021袁120院110246.咱16暂李光勇.数字全息粒子图像测速技术渊DHPIV冤在旋转流场中的应用咱D暂.重庆院重庆理工大学袁2012.咱17暂陈根华袁詹斌袁王海龙袁等.粒子图像测速发展综述咱J暂.南昌工程学院学报袁2019袁38渊3冤院90-96.咱18暂李晓辉袁王宏伟袁黄湛袁等.层析粒子图像测速技术研究进展咱J暂.实验流体力学袁2021袁35渊1冤院86-96.咱19暂张芬.Tomo鄄PIV的立体照明技术研究咱D暂.南京院南京理工大学袁2017.咱20暂ELSINGA G E袁SCARANO F袁WIENEKE B袁et al.To鄄mographic particle image velocimetry咱J暂.Experimentsin Fluids袁2006袁41渊6冤院933-947.咱21暂许相辉袁蒋甲利袁牛中国袁等.圆柱尾流场的Tomo鄄PIV测量咱J暂.实验流体力学袁2015袁29渊5冤院60-64.咱22暂RINOSHIKA H袁RINOSHIKA A袁WANG J J袁et al.3Dflow structures behind a wall鄄mounted short cylinder咱J暂.Ocean Engineering袁2021袁221渊4冤院108535.咱23暂段双成袁杨苗袁封明军袁等.基于三目视觉的圆柱尾迹层析PIV测量咱J暂.化工进展袁2021袁40渊12冤院6523-6531.咱24暂TIAN H袁JIANG N袁HUANG Y袁et al.Study on localtopology model of low/high streak structures in wall鄄bounded turbulence by tomographic time鄄resolvedparticle image velocimetry 咱J暂.Applied Mathematicsand Mechanics渊English Edition冤袁2015袁36渊9冤院1121-1130.咱25暂王洪平袁高琪袁魏润杰袁等.基于层析PIV的湍流边界层展向涡研究咱J暂.实验流体力学袁2016袁30渊2冤院59-66.咱26暂HOU J袁HOKMABAD B V袁GHAEMI S.Three鄄dimen鄄sional measurement of turbulent flow over a riblet sur鄄face咱J暂.Experimental Thermal and Fluid Science袁2017袁85院229-239.咱27暂CEGLIA G袁CAFIERO G袁ASTARITA T.Experimentalinvestigation on the three鄄dimensional organization ofthe flow structures in precessing jets by tomographicPIV 咱J暂.Experimental Thermal and Fluid Science袁2017袁89院166-180.咱28暂KHASHEHCHI M袁HARUN Z.Accuracy of tomograpi鄄chparticle image velocimetry data on a turbulent round441化工机械2023 年化工机械jet 咱J暂.International Journal of Heat and Fluid Flow袁2019袁77院61-72.咱29暂高琪袁王洪平.层析PIV技术及其合成射流测量咱J暂.中国科学院技术科学袁2013袁43渊7冤院828-835.咱30暂PEREIRA F袁GHARIB M袁DABIRI D袁et al.Defocus鄄ing digital particle image velocimetry院a 3鄄component3鄄dimensional DPIV measurement technique.Appli鄄cation to b ubbly flows 咱J暂.Experiments in Fluids袁2000袁29院S078-S084.咱31暂WANG J G袁BAI Z S袁YANG Q袁et al.Investigation ofthe Simultaneous Volumetric 3鄄component Flow Fieldinside a Hydrocyclone 咱J暂.Separation&PurificationTechnology袁2016袁163院120-127.咱32暂王剑刚.三维旋转湍流场激光测速研究咱D暂.上海院华东理工大学袁2016.咱33暂宋希杰袁刘超.基于V3V的泵站进水池内附底涡动力特性研究咱J暂.农业机械学报袁2021袁52渊6冤院177-185.咱34暂施乃进袁周勇军袁鲍苏洋袁等.涡轮桨搅拌槽内湍流特性的V3V实验及大涡模拟咱J暂.化工学报袁2017袁68渊11冤院4069-4078.咱35暂鲍苏洋袁周勇军袁王璐璐袁等.涡轮桨搅拌槽内流场特性的V3V实验 咱J暂.化工学报袁2016袁67渊11冤院4580-4586.咱36暂谢璐.立式轴流泵直管式出水流道的流动模拟和V3V测量咱D暂.扬州院扬州大学袁2020.咱37暂许健.立式轴流泵进水偏转的数值模拟与V3V测试咱D暂.扬州院扬州大学袁2016.咱38暂SONG X袁LIU C.Experimental study of the floor鄄at鄄tached vortices in pump sump using V3V咱J暂.Renew鄄able Energy袁2021袁164院752-766.咱39暂TING F袁REIMNITZ J.Volumetric velocity measure鄄ments of turbulent coherent structures induced byplunging regular waves咱J暂.Coastal Engineering袁2015袁104院93-112.咱40暂TING F袁BECK D A.Observation of sediment suspen鄄sion by breaking鄄wave鄄generated vortices using volu鄄metric three鄄component velocimetry咱J暂.Coastal engi鄄neering袁2019袁151院97-120.咱41暂CHIAPPONI L袁COBOS M袁LOSADA M A袁et al.Cross鄄shore variability and vorticity dynamics duringwave breaking on a fixed bar咱J暂.Coastal Engineering袁2017袁127院119-133.咱42暂KELSALL D F.A study of the motion of solid particlesin a hydraulic cyclone 咱J暂.Transactions of the Institu鄄tion of Chemical Engineers袁1952袁30院87-108.咱43暂许妍霞袁唐波袁宋兴福袁等.水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证咱J暂.华东理工大学学报渊自然科学版冤袁2013袁39渊1冤院1-7.咱44暂任相军.导叶式液-液旋流器内流场测试与性能预测咱D暂.青岛院中国石油大学袁2010.咱45暂MARINS L P M袁DUARTE D G袁LOUREIRO J B R袁etal.LDA and PIV characteization of the flow in a hydro鄄cyclone without an air鄄core 咱J暂.Journal of PetroleumScience and Engineering袁2009袁70渊3冤院168-176.咱46暂YANG Q袁WANG H L袁WANG J G袁et al.The coordi鄄nated relationship between vortex finder parametersand performance of hydrocyclones for separating lightdispersed phase咱J暂.Separation and Purification Tech鄄nology袁2011袁79渊3冤院310-320.咱47暂ZHANG Y H袁QIAN P袁LIU Y袁et al.ExperimentalStudy of Hydrocyclone Flow Field with Different FeedConcentration咱J暂.Industrial&Engineering ChemistryResearch袁2011袁50渊13冤院8176-8184.咱48暂刘毅.轻质分散相旋流器溢流管优化与柱段流场研究咱D暂.上海院华东理工大学袁2010.咱49暂HE F Q袁WANG H L袁WANG J G袁et al.Experimentalstudy of mini鄄hydrocyclones with different vortex find鄄er depths using Particle Imaging Velocimetry咱J暂.Sep鄄arationandPurificationTechnology袁2020袁236院116296.咱50暂KE R袁SHINGOTE C袁KADAMBI J R袁et al.Experi鄄mental and Numerical Investigations of the Fluid Flowin a Hydroclyclone with an Air Core咱J暂.Mining Metal鄄lurgy&Exploration袁2020袁37渊1冤院277-286.咱51暂王小兵袁刘扬袁崔海清袁等.水力旋流器内部流体流动特性PIV实验咱J暂.石油学报袁2012袁33渊1冤院143-149.咱52暂SONG T袁TIAN J Y袁NI L袁et al.Experimental study onliquid flow fields in de鄄foulant hydrocyclones with re鄄flux ejector using particle image velocimetry咱J暂.Sepa鄄rationandPurificationTechnology袁2020袁240院116555.咱53暂汪威.充气强化旋流器的固-液分离特性及其疲劳性能研究咱D暂.武汉院武汉工程大学袁2018.咱54暂LIU Z L袁ZHENG Y袁JIA L F袁et al.An experimentalmethod of examining three鄄dimensional swirling flowsin gas cyclones by 2D鄄PIV咱J暂.Chemical Engineering袁2007袁133院247-256.渊收稿日期院2022-07-14袁修回日期院2023-07-13冤渊下转第 472 页冤442化工机械2023 年化工机械Laser Technologies Application in Hydrocyclone Flow MeasurementZHANG Yu,LIU Shu,HU Lei鄄jing,WANG Zhen鄄bo,QI Jian鄄tao,SUN Jie鄄wen渊College of New Energy Resources,China University of Petroleum 渊East China冤冤AbstractIn this paper袁 seven flow testing technologies like laser鄄Doppler velocimetry袁 phase鄄Doppler parti鄄cle dynamic analyzer袁 two鄄dimensional particle image velocimetry袁 stereo particle image velocimetry袁 holo鄄graphic particle image velocimetry袁 tomographic particle image velocimetry and volumetric 3鄄component ve鄄locimetry measurement system were described袁 including their working principles袁 advantages and disadvan鄄tages.In addition袁 the measurement details袁 contents袁 advantages and limitations of various laser technologiesfor the hydrocyclone flow field measurement were analyzed.Key wordshydrocyclone袁 laser test technology袁 flow field measurementUniaxial Creep鄄Fatigue Behavior of 316 Stainless Steel For