跨/超临界多相射流过程瞬态密度场可视化实验

利用一种改进的高时空分辨率相移干涉仪,探究跨/超临界射流过程中不同于亚临界条件下的射流特性,测量了不同跨/超临界射流过程中相变化界面的瞬态密度场.相移干涉仪采用马赫-曾德尔型干涉仪的基本排布,通过像素阵列掩模法实现了传感器同时获得多相位的干涉图像,空间分辨率可达3.45μm,时间分辨率可达0.001s.实验中通过相移干涉仪实现了对液相-超临界相、超临界-气相射流过程的可视化研究,实时定量化测量了瞬态密度场.结果表明,液相流体射流到超临界环境中(pr=1.01,Re=79.738),射流界面不会产生类似亚临界条件下的微小液滴,而是在边缘出现高度褶皱的相平衡层,与文献取得一致的结果;可视腔底部的射流流体密度初始处于712.82kg/m3,随着射流的进行,与周围低密度流体相互作用,密度降低到310kg/m3.超临界相流体射流到气相环境中(pr=0.98,Re=87.340),射流界面发生破碎;随着高密度射流流体(314.99kg/m3)从底部向上流动,底部的密度逐渐降低到288.12kg/m3,射流相变化界面的法向有很大的密度梯度,最大值为1.565×104kg/m4.