从微观流场到宏观效率：中科君达视界PIV手艺深度洞察电絮凝历程并定位最佳运行参数
宣布日期：2025/11/22 浏览次数：294
1、研究配景
水处置惩罚领域，，，， ，电絮凝手艺因其操作轻盈、无二次污染、高效低本钱的特点在水处置惩罚、河流清淤领域成为研究热门。。。。。但气泡运动与流场扰动对絮凝效果的影响机制尚缺乏系统性研究。。。。。
近期，，，， ，青海大学与清华大学团结研究团队，，，， ，开展了一项基于粒子图像测速（PIV）手艺的实验研究，，，， ，展现了电絮凝历程中气泡动力学行为与流场演化的耦合纪律。。。。。
2、实验平台
由中科君达视界自研的千眼狼3D3C PIV系统与絮凝系统组成。。。。。
1. 粒子图像测速（PIV）系统：千眼狼PIV高速摄像机×4台，，，， ，区分率2560×1920，，，， ，帧率2000 fps, PIV跨帧时间300 ns，，，， ，用于捕获气泡瞬态运动。。。。。脉冲激光器，，，， ，能量30 mJ,频率1 kHz，，，， ，用于笔直照射实验视察区域，，，， ，清晰成像示踪粒子。。。。。同步控制器，，，， ，用于协调高速摄像机与激光器的时序，，，， ，详见图1。。。。。
图1 千眼狼PIV系统
2. 电絮凝系统：絮凝池，，，， ，尺寸180 mm×110 mm×130 mm，，，， ，铝制电极板，，，， ，间距40 mm，，，， ，可调直流电源0~30 A。。。。。
3、实验历程
1. 实验设计
1.1 实验溶液由1.3 L的纯清水与1.3 g的NaCI设置而成，，，， ，溶液温度为情形温度（20°C）。。。。。实验中，，，， ，泥沙样本取自黄河上游，，，， ，经洗濯、烘干后，，，， ，取2.6 g的泥沙颗粒加入到实验溶液中，，，， ，溶液泥沙浓度为2 g/L，，，， ，搅拌匀称后安排60 s最先实验。。。。。
1.2 设置9组电流密度（10~50 A/m²，，，， ，步长5 A/ m²），，，， ，模拟差别工况的电絮凝历程。。。。。
2. 数据收罗
2.1 设置激光脉冲频率为200 Hz, A、B两路激光强度设置为10 A，，，， ，调理导光臂使激光照射面与相机视察面平行，，，， ，调理焦距使得相机画面聚焦在激光照射面。。。。。
2.2 接纳PIV辖档同续视察9种差别电流密度下气泡运动，，，， ，共收罗5500帧图像数据，，，， ，效果显示，，，， ，随着电流密度增添，，，， ，电极外貌气泡天生速率提升，，，， ，气泡漫衍从溶液表层向深层扩展，，，， ，详见图2。。。。。
图2 9组电流密度下电解15s时气泡影像
2.3 PIV流场盘算与可视化研究，，，， ，基于相互关算法，，，， ，通过快速傅里叶变换FFT盘算窗口内粒子平均位移及速率。。。。。进一步接纳千眼狼RFlow4流场丈量软件，，，， ，基于Ω准则盘算流场中的涡结构漫衍，，，， ，以Ω=0.52识别旋涡界线，，，， ，绘制涡量云图，，，， ，准确量化涡旋数目与强度漫衍，，，， ，详见图3。。。。。
图3 9组电流密度下Omega漫衍云图
4、实验结论
实验测得差别电流密度下泥沙粒径及溶液浊度转变。。。。。在电流密度为40 A/m²时，，，， ，D/V（平均粒径与平均速率之比）抵达最大，，，， ，去除效率最高，，，， ，批注此条件下絮团形成和稳固性最佳。。。。。气浮夹带和絮凝沉降是影响浊度减小的主要因素，，，， ，分界粒径为37.2 μm。。。。。小于该粒径的泥沙颗粒主要通过气浮夹带去除，，，， ，大于该粒径的颗粒则主要通过絮凝沉降去除。。。。。
5、结语
中科君达视界自研的千眼狼PIV系统的高速一连视察能力和粒子图像处置惩罚能力为深入研究电絮凝历程提供可视化数据支持。。。。。通过精准捕获气泡运动原始图像随处置惩罚泛起涡量云图，，，， ，为优化电絮凝效果提供了科学依据，，，， ，可助力解决重大流场问题，，，， ，推动环保、化工等领域手艺立异。。。。。
