流体力学可视化测量的多孔材料及其制备方法和应用

• 摘要：

  本申请公开了一种用于流体力学中宏观可视化测量的多孔材料,多孔材料的粒径范围为10mm~100mm;每个多孔材料颗粒包括多个次级颗粒,次级颗粒的粒径选自0.1mm~6mm.本申请还公开了一种用于流体力学中宏观可视化测量的多孔材料的制备方法,将粒径选自0.1mm~6mm的多个次级颗粒粘结成粒径范围10mm~100mm多孔材料.本申请的多孔球具有尺寸可调,上色稳定、均匀,对材料本身性质无影响,粘结剂用量少,粘结剂对成型多孔球的孔道影响可忽略,结构稳定,强度满足试验要求,形状可调控等优点,尤其适用于流体力学中宏观可视化测量.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201811458890.5

• 申请日期：

  2018.11.30

• 公开/公告号：

  CN111256944A

• 公开/公告日：

  2020-06-09

• 发明人：

  叶茂 马丽坤 丁亚 徐庶亮 刘中民

• 申请人：

  中国科学院大连化学物理研究所

• 主分类号：

  G01M10/00(2006.01),G,G01,G01M,G01M10

• 分类号：

  G01M10/00(2006.01),G,G01,G01M,G01M10,G01M10/00

• 主权项：

  1.一种用于流体力学中宏观可视化测量的多孔材料,其特征在于,所述多孔材料的粒径范围为10mm~100mm; 每个所述多孔材料颗粒包括:多个次级颗粒,所述次级颗粒的粒径选自0.1mm~6mm. 2.根据权利要求1所述的多孔材料,其特征在于,每个所述多孔材料,包括10~10000个次级颗粒; 每个所述多孔材料中的次级颗粒的粒径尺寸公差不超过±0.1mm,或者每个所述多孔材料中包括多种不同尺寸混合的次级颗粒; 所述多孔材料的孔隙率为35％至60％; 所述多孔材料的无量纲直径β为15至350. 3.根据权利要求1所述的多孔材料,其特征在于,每个所述多孔材料颗粒为球形,且由多个次级颗粒团聚粘结构成; 所述粘结剂的质量不超过所述多孔材料总质量的1.9％;优选地,所述粘结剂的质量占所述多孔材料总质量的0.1~1.8％. 4.根据权利要求1所述的多孔材料,其特征在于,所述次级颗粒为玻璃球、金属球或复合氧化物球; 所述次级颗粒表面具有碳化层; 所述碳化层的质量不超过所述次级颗粒质量的0.8％;优选地,所述碳化层的质量占所述次级颗粒质量的0.1~0.7％. 5.一种用于流体力学中宏观可视化测量的多孔材料的制备方法,其特征在于,将粒径选自0.1mm~6mm的多个次级颗粒粘结成粒径范围10mm~100mm所述多孔材料. 6.根据权利要求5所述的多孔材料的制备方法,其特征在于,包括下列步骤: (a)在次级颗粒表面包覆碳化层; (b)在步骤(a)中得到的包覆碳化层的次级颗粒表面涂敷粘结剂,在模具中加热固化得到所述多孔材料. 7.根据权利要求6所述的多孔材料的制备方法,其特征在于, 所述步骤(a)中在次级颗粒表面包覆碳化层,包括步骤: (a1)在次级颗粒表面涂覆有机物; (a2)将步骤(a1)中得到的表面涂覆有机物的次级颗粒在无氧环境下高温碳化,得到包覆碳化层的次级颗粒. 8.根据权利要求7所述的多孔材料的制备方法,其特征在于, 步骤(a1)中所述次级颗粒选自玻璃球、金属球或复合氧化物球; 步骤(a2)中所述高温碳化温度为450℃~650℃,高温碳化时间为10min~80min; 步骤(a2)所述得到包覆碳化层的次级颗粒中,所述碳化层的质量不超过所述次级颗粒质量的0.8％;优选地,所述碳化层的质量占所述次级颗粒质量的0.1~0.7％; 步骤(b)中所述粘结剂为不饱和聚酯树脂; 步骤(b)中所述粘结剂的添加质量不超过所述多孔材料总质量的1.9％;优选地,步骤(b)中所述粘结剂的质量占所述多孔材料总质量的0.1~1.8％; 步骤(b)中所述模具为球形模具; 步骤(b)中所述加热固化温度为50℃~180℃,加热固化时间为7h~100h. 9.一种流体力学中宏观可视化测量方法,其特征在于,采用权利要求1至4任一项所述用于流体力学中宏观可视化测量的多孔材料和/或权利要求5至8任一项所述制备方法得到的所述多孔材料中的至少一种; 将所述多孔材料置于流体中,在所述流体相对所述多孔材料流动的情况下对体系进行测量. 10.根据权利要求9所述的流体力学中宏观可视化测量方法,其特征在于,将所述多孔材料置于流体中自由沉降,采用宏观型粒子图像测速仪和/或宏观高速相机进行测量.