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申请/专利权人：北京理工大学长三角研究院(嘉兴);北京理工大学

摘要：本发明公开了一种高压条件下液滴底部气膜干涉实验装置及方法，属于液滴和气膜可视化研究领域，包括定容弹内部压力控制系统以及液滴生成装置，压力控制系统包括真空泵以及高压氮气瓶，定容弹的内部固定有水平放置并用于承接液滴撞击的超白玻璃，定容弹的周侧表面设有两个关于定容弹对称分布的侧面透视窗，且定容弹的底部中心处设有底面透视窗，定容弹的侧表面设有用于观测液滴宏观形态的第一图像采集系统，定容弹的底部设有用于观测液滴底部微米级气膜轮廓的第二图像采集系统，采用本发明技术方案，能够有效解决现有液滴撞击研究不能在高压条件下同时测量液滴宏观形态和液滴底部微米级气膜轮廓的问题。

主权项：1.一种高压条件下液滴底部气膜干涉实验装置及方法，其特征在于：包括定容弹内部压力控制系统以及液滴生成装置；所述压力控制系统包括将定容弹抽至真空的真空泵以及对定容弹内充气的高压氮气瓶；所述液滴生成装置的输出端与定容弹顶端连通，且液滴生成装置发射出的液滴沿定容弹中心竖直下落；所述定容弹的内部固定有水平放置并用于承接液滴撞击的超白玻璃；所述定容弹的周侧表面设有两个关于定容弹对称分布的侧面透视窗，且定容弹的底部中心处设有底面透视窗；所述定容弹的侧表面设有用于观测液滴宏观形态的第一图像采集系统，所述第一图像采集系统包括分别设置在侧面透视窗外侧的LED灯以及单色高速相机；所述LED灯、单色高速相机以及两个侧面透视窗的中心均处于同一直线上，且超白玻璃的上表面位于侧面透视窗的中心线下方；所述定容弹的底部设有用于观测液滴底部微米级气膜轮廓的第二图像采集系统，所述第二图像采集系统包括金属卤化物灯、彩色高速相机以及光路转换单元；所述光路转换单元包括设置在底面透视窗正下方的支撑件以及固定安装在支撑件上的半透半反镜；所述半透半反镜朝金属卤化物灯方向倾斜设置，且金属卤化物灯和半透半反镜的中心在同一水平线上；其实验方法的步骤为：S1、调节好各个部件的位置以及连接关系，用真空泵对定容弹内抽取空气，使定容弹内部呈真空环境，然后采用高压氮气瓶向定容弹内充气以改其内部压力，并使得液滴撞击实验在高压氮气环境中进行；S2、控制液滴生成装置朝超白玻璃表面发射液滴，液滴收集器先对下落的液滴进行筛选，剔除不规则球形的液滴，当出现连续的规则球形液滴，旋转电机启动并带动支架以及收集器旋转，使得规则球形液滴下落后撞击在超白玻璃表面；S3、朝超白玻璃方向运动的液滴，由LED灯发出的光线穿过定容弹的侧面透视窗后照射液滴撞击过程，然后进入单色高速相机，从侧面记录液滴撞击过程中的宏观形态变化，通过自定义的Matlab图像处理程序提取侧视图像中的液滴，并测量液滴的大小和速度；S4、当液滴下落后并撞击在超白玻璃表面上时，金属卤化物灯发出的白光经过半透半反镜后反射到超白玻璃，一部分光从超白玻璃上表面反射，另一部分光穿过超白玻璃照射到液滴底表面，并且从液滴底表面反射，从超白玻璃和液滴底部反射的两束光发生干涉，形成不同颜色的干涉条纹，穿过半透半反镜，然后经过平面镜进入彩色高速相机，并获得气膜的干涉条纹，然后对此干涉条纹进行处理，得到液滴底部气膜的轮廓曲线。

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