从微观流场到宏观效能：中科君达视界PIV技术深度洞察电絮凝过程并定位最佳运行参数
颁布日期：2025/11/22 浏览次数：485
1、钻研布景
水处置领域，电絮凝技术因其操作轻便、无二次传染、高效低成本的特点在水处置、河路清淤领域成为钻研热点。但气泡活动与流场扰动对絮凝成效的影响机造尚不足系统性钻研。
近期，青海大学与清华大学结合钻研团队，发展了一项基于粒子图像测快（PIV）技术的尝试钻研，揭示了电絮凝过程中气泡动力学行为与流场演化的耦合法规。
2、尝试平台
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. 粒子图像测快（PIV）系统：千眼狼PIV高快摄像机×4台，分辨率2560×1920，帧率2000 fps, PIV跨帧功夫300 ns，用于捉拿气泡瞬态活动。脉冲激光器，能量30 mJ,频率1 kHz，用于垂止卣射尝试观测区域，清澈成像示踪粒子。同步节造器，用于协调高快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，铝造电极板，间距40 mm，可调直流电源0~30 A。
3、尝试过程
1. 尝试设计
1.1 尝试溶液由1.3 L的纯净水与1.3 g的NaCI配置而成，溶液温度为环境温度（20°C）。尝试中，泥沙样本取自黄河上游，经洗濯、烘干后，取2.6 g的泥沙颗粒参与到尝试溶液中，溶液泥沙浓度为2 g/L，搅拌均匀后搁置60 s起头尝试。
1.2 设置9组电流密度（10~50 A/m²，步长5 A/ m²），仿照分歧工况的电絮凝过程。
2. 数据采集
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，调节导光臂使激光照射面与相机观测面平行，调节焦距使得相机画面聚焦在激光照射面。
2.2 选取PIV舷陆续观测9种分歧电流密度下气泡活动，共采集5500帧图像数据，了局显示，随着电流密度增长，电极表表气泡天生快率提升，气泡散布从溶液表层向深层扩大，详见图2。
图2 9组电流密度下电解15s时气泡影像
2.3 PIV流场推算与可视化钻研，基于互有关算法，通过急剧嘎凤叶变换FFT推算窗口内粒子均匀位移及快率。进一步选取千眼狼RFlow4流场丈量软件，基于Ω准则推算流场中的涡结构散布，以Ω=0.52鉴别旋涡天堑，绘造涡量云图，精确量化涡旋数量与强度散布，详见图3。
图3 9组电流密度下Omega散布云图
4、尝试结论
尝试测得分歧电流密度下泥沙粒径及溶液浊度变动。在电流密度为40 A/m²时，D/V（均匀粒径与均匀快率之比）达到最大，去除效能最高，批注此前提下絮团形成和不变性最佳。气浮夹带和絮凝沉降是影响浊度减幼的重要成分，分界粒径为37.2 μm。幼于该粒径的泥沙颗粒重要通过气浮夹带去除，大于该粒径的颗粒则重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系统的高快陆续观测能力和粒子图像处置能力为深刻钻研电絮凝过程提供可视化数据支持。通过精准捉拿气泡活动原始图像四处置出现涡量云图，为优化电絮凝成效提供了科学凭据，可助力解决复杂流场问题，推动环保、化工等领域技术创新。
