盐析液固两相流场的PIV测量方法

利用粒子图像速度场仪(particle image velocimetry,以下简称PIV)测量离心泵叶轮内部伴有盐析的液固两相流场.用图像采集卡将CCD相机拍摄的流动图像实时地传输并存储到计算机中,采用自行开发的液固两相流图像处理及分析软件,先把粒子从背景中分离出来,然后通过算法,根据粒径的大小分离出固相和液相两相流的粒子.经过实际测量研究表明,该方法对硬件的依赖小,测量成本低,是一种测量输送含有盐析晶体的液固两相流动的有效方法.     

垂直管道内液-固两相流动的压降和相分布特征

为得到垂直管道内液-固两相的流动特征,采用电阻层析成像方法对流动的相分布和含率等进行测量,并采用无量纲参数对流动的压降进行分析。研究表明,垂直管道内液-固两相流动中固相颗粒均呈非均匀分布,且浓度呈近似轴对称分布;不同颗粒粒径的液-固两相流动中的相间速度滑移程度不同;液-固两相流动中,粒径较小固相颗粒的掺入可有效降低流动的摩擦压降,具有湍流减阻的作用,而由于粒径较大固相颗粒间存在频繁碰撞,会增加流动压降;对于相间速度滑移较小的液-固两相流动,可采用均相流模型对流动的压降等参数进行精确计算,为准确预测液-固两相流动的压降,合理设计海洋资源生产及输送系统提供理论依据。     

渣浆泵叶轮中固液两相湍流的计算和实验

为了深入了解渣浆泵叶轮中固液两相流流态,利用连续湍动能ｋ方程、耗散率ε方程及湍流代数型Ａρ模型（ｋ－ε－Ａｐ湍流模型）及ＳＩＭＰＬＥＣ算法,计算了渣浆泵叶轮内部的固液两相湍流。计算了渣浆泵叶轮内固液两相流动的主要流动参数。比较了固液两相流动下的压力分布的计算结果与叶轮中压力分布的量测数据,以及叶轮中的流速分布的计算结果与ＰＩＶ技术的试验结果,证明了计算方法和程序的可靠性。研究结果表明：在稀释的固液两相流条件下,固相的存在对液相的流态影响很小,但会造成叶轮出口压力的降低。固相浓度越高,叶轮出口压力降低越多。     

离心泵叶轮内部三维湍流流动的分析

为研究离心泵内部伴有盐析的复杂液固两相流动问题，首先需要了解在清水状态下，其内部真实流动现象的物理本质．为此，基于N—S方程和标准的k—ε湍流模型，利用FLUENT6．1对清水状态下离心泵叶轮内部的三维湍流场进行了数值模拟，并运用先进的测量仪器PIV对改进设计后的化工离心泵叶轮内部流场进行了测量，给出了其相对速度分布图．同时，结合数值计算与试验研究。对离心泵叶轮内部流场进行了初步分析．试验结果表明，计算所采用的模型的修正方法基本符合离心泵内部流动的实际情况．     

叶片圆盘泵固液两相流动规律数值模拟

为研究叶片圆盘泵内流动规律,将叶片圆盘泵叶轮分为无叶区和叶片区,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵体内的转动.采用Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,利用Fluent软件对叶片圆盘泵内固液两相湍流进行数值模拟.在水力性能试验验证的基础上,得到叶轮无叶区和叶片区内压力和速度变化规律,以及固相体积分数分布规律.结果表明:旋流是叶轮无叶区内主要流动方式,无叶区内较大部分是低压区,存在叶片区高能流体流向无叶区的轴向流动;固相颗粒大部分集中于无叶区,叶片区颗粒浓度最高是在叶轮出口叶片工作面靠近无叶区处.分析认为大部分固体颗粒直接从无叶区排出而不经过叶轮叶片区是叶片圆盘泵具有良好固相通流能力而又对叶轮磨损较小的原因.     

离心泵内部盐析晶体颗粒分布特性

在两相混合模型的基础上,加载群体平衡模型,采用分组法对离心泵内部盐析两相流场进行数值模拟,得到了3种不同工况各尺寸盐析晶体颗粒的分布特性.预测了离心泵内液固两相流场中晶体颗粒的分布规律,与本项目前期试验结果总体趋势比较吻合,验证了群体平衡模型用于模拟伴有盐析现象两相流动的可行性.计算结果表明:叶片流道内,从压力面至吸力面颗粒平均粒径逐渐减小,流量增加,粒径较大颗粒向压力面聚集现象更加显著;涡室内颗粒平均粒径呈现的分布特征:主流区最小,内壁附近较大,离叶轮较远的壁面拐角处最大.此外,受相间传质及颗粒微观行为影响,不同粒径颗粒的组分数分布差异较大,从叶轮进口至出口,大粒径颗粒组分数逐渐增高,而中、小粒径颗粒的组分数分布趋势与之正好相反.     

突扩两相流动中颗粒相对气体湍流的影响

为了研究颗粒相的存在对气体湍流的影响,用相位Doppler激光测速仪(phase Doppler particle anemometer, PDPA)测量了竖直轴对称突扩通道中两相流动中的气体湍流变动,给出单相流动和气粒两相流动时的平均速度和轴向脉动速度,阐明了颗粒对气体湍流的作用,即湍流变动规律.结果表明,平均粒径150 μm的颗粒在流场的不同位置造成的湍流变动现象有所不同.在回流区内,靠近轴线附近的正流区内颗粒增强了气体湍流; 在逆流区以及下游区域,颗粒削弱了气体湍流.     

小粒径固液两相流在螺旋离心泵内运动的数值分析

针对螺旋离心泵内固液两相流动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变沙粒粒径和含沙水体积分数的方法,对小粒径颗粒在螺旋离心泵内的流动进行了数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,得出压力沿叶轮工作面和背面的分布规律以及固相体积分数沿叶轮轴面、叶片背面和工作面的分布规律,并在此基础上给出了螺旋离心泵内的磨损特性.     

含沙水下单级双吸离心泵叶片磨损特性分析

为了研究含沙水下单级双吸离心泵叶轮的磨损规律,采用比转速相等原则,用相似换算法将AABS150-365原型泵转换为模型泵.基于Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型,并结合SIMPLEC算法,在清水介质和固液两相流介质条件下对模型泵内部流动进行全流道三维定常数值模拟,分析在不同的初始固相体积分数和粒径下,叶片工作面和背面的固相相对速度和固相浓度的变化情况,并对叶轮的磨损量进行计算.通过对输送清水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果的对比,间接的验证了数值计算方法的可靠性.研究表明,随着粒径和固相体积分数的增大,叶片背面的固相相对速度和固相浓度较工作面高,从前盖板到后盖板固相相对速度和固相浓度是逐渐增高的;叶轮主要磨损部位在叶片背面的中后部,尤其是出口处.该研究对于分析叶轮磨损机理和优化叶轮设计来预防磨损有一定的参考价值.     

渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟.研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响.研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计.     

盐析层热阻随时间变化的试验

为研究工业生产中具有正向溶解度梯度的盐类溶液盐析层随时间的变化规律,运用自行设计的传热学试验方法和采用高精度热电阻及计算机实时数据采集系统,较为细致的研究了在不同主流温度和不同平均主流速度下盐析层热阻随时间的变化规律.试验结果表明,在平均主流速度保持一致的条件下,主流温度会对盐类溶液盐析过程产生较大影响,即高温时盐析现象发生、发展较缓,并且随时间的加长,两者的差距加大;在主流温度保持一定的条件下,低速时盐析层热阻的增长速率快,反映了不同的速度驰豫过程对盐析现象的影响;同时,从盐析层热阻随时间变化的趋势看,在不同主流温度和不同平均主流速度下,其增长方式均为线性.所运用的试验方法和所取得的结论将为研究动态盐析机理提供参考和借鉴.     

Cold Gas-particle Flows in a New Swirl Pulverized-coal Burner by PDPA Measurement

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｂｏｉｌｅｒｓ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｉｍｐｒｏｖｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｌｅａｄｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｔｙｐｅｓｏｆｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ,ｌｏｗｐｏｌｌｕｔａｎｔｅｍｉｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ.Ｆｏｒｅ…     

介质对测量控制体位置影响的理论分析

针对用相位多普勒粒子分析仪作实际测试时，测量控制体位置变化的问题，提出了一种镜面映像法，并利用几何光学原理，成功而又简捷地推导了３层介质下平面及曲面，测量点位置变化的公式。以圆柱形曲面为例，探讨了模型壁厚和介质的影响。     

Stochastic analysis of particle-fluid two-phase flows

This paper is devoted to exploring approaches to understanding the stochastic characteristics of particle-fluid two-phase flow. By quantifying the forces dominating the particle motion and modelling the less important and/or unclear forces as random forces, a stochastic differential equation is proposed to describe the complex behavior of a particle motion. An exploratory simulation has shown satisfactory agreement with phase doppler particle analyzer (PDPA) measurements, which indicates that stochastic analysis is a potential approach for revealing the details of particle-fluid flow phenomena.     

两相流固体速度测量的改进方法

提出一种气、固两相流的流速测量新方法．首先通过对两个传感器之间的流动噪声输送过程进行分析，建立两个传感器信号之间的数学模型．以此为基础提出流速测量的改进方法．实验结果表明：此方法在两相流流速测量中具有较高的精度和较快的软件运行速度，为两相流流速的在线测量提供了一种有效的手段．     

气－固流动系统无干扰测量设备的新进展

为了在气－固流动系统过程中确定运输特性，证实理论预报和仪设计程序公式化，必须对气－固两相流的各相质量流量、密度和局部地区的流速进行测量，对于某种相（诸如一群固体颗粒）的密度进行直接测量时需要有一种基本测量标准，激光多普勤相测定仪在一定条件下可以测定局部地区的瞬时密度，因而可用作基本测量标准，其它光学方法及中子束方法由于需要用质量流量进行标定，因而只能用作间接的测量标准，本文对无干扰测试设备的新进展进行了综述，对激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）、相多普勤颗粒分析仪（ＰＤＰＡ）直至核磁共振测速仪的性能、限制因素及应用前景作了概述和讨论。     

管内绿液输运过程中结盐机理

运用化学分析、X射线衍射仪、相位多普勒粒子分析仪等手段对绿液及其盐析物质的物理性质进行了测试,并考察了不同表面粗糙度及不同材质的管内结盐速率的变化规律．同时,结合晶体动力学和流体力学理论对试验结果进行了分析．结果表明：温度与绿液本身的物理属性对盐类物质的析出有直接影响,且较小的粒径分布加强了絮凝作用,构成绿液动态结盐的重要因素;在盐析晶体异相成核及诱导期阶段,壁面粗糙度起重要作用,并对其生长期产生影响,即晶体在粗糙度较小的壁面上的生长滞后于粗糙度较大的壁面;材质影响结盐速率,其原因可能为不同材质具有不同的表面活化能．     

不同嗜盐机制微生物蛋白质组特性及其识别

选取两种不同嗜盐机制微生物蛋白质组,并将其同非嗜盐微生物蛋白质组进行比较.研究结果发现:积累无机盐的蛋白质氨基酸组成与非嗜盐相差明显,而积累细胞相容性物质的嗜盐蛋白则差异较小,后者分子中His和分子量较小的氨基酸均显著多于非嗜盐蛋白,而Ala则相反;两种类型蛋白质中酸性氨基酸和碱性氨基酸的差值均显著高于非嗜盐蛋白.基于此,使用一种新型Person通用核函数的支持向量机对3种类型蛋白进行识别,其精度可达84.1%,优于其他核函数的支持向量机及其他机器学习算法.     

多电极血液流速仪励磁系统优化研究

为了实现对人体血液流量测量及流速分布的监测,基于多电极电磁测量设计了血液流速仪,通过测量皮肤表面的感应电动势,实现对动、静脉血液流速的测量。首先,模仿人体肢体结构,包括皮肤、脂肪、骨骼、肌肉、动脉和静脉的尺寸和相对位置,建立COMSOL仿真模型。然后,以赫姆霍兹线圈、C型铁芯线圈为基础,仿真研究了多种励磁结构和励磁方式在肢体测量截面处激励的电磁感应强度分布,提出了励磁线圈的优化设计方案,最后,对不同结构、不同激励方式的励磁系统进行了优化对比。结果表明,两对正交布置并且采用同向激励电流的赫姆霍兹线圈磁场呈中心对称,磁场强度和均匀性均优于其他励磁系统,能够有效增强感应电动势数值,更适用于非轴对称流的多电极电磁测量。研究结果验证了励磁系统优化方案的可行性,以及其均匀性对于提高速度重构精度的积极作用。     

正交法虾壳蛋白质提取条件的研究

根据蛋白质溶液的pH值在某一值时蛋白质的静电荷为零，且蛋白质溶液溶于水形成胶体溶液，在该溶液中加入无机盐后，利用蛋白质盐析的原理分离蛋白质．实验以Na0H质量分数、反应时间、反应温度为三因素，设计成三因素三水平的正交实验，确定出提取虾壳蛋白质的最佳实验条件．