多相垂直鼓泡流动系统压强的径向分布特性

利用应变片压力传感器测定了气-液-固三相悬浮鼓泡体系和气-液两相垂直鼓泡流动系统中压强的径向分布。比较了不同操作条件下体系内不同轴向位置上压强径向分布的特征,初步探讨了体系的流体湍动特性。     

流化床光反应器中光强波动信号的测量

针对流化床光反应器中光强的测量问题,研制了一种高灵敏度的光导纤维光强传感系统,并对外部平行光源平板流化床光反应器中光强的分布及其波动规律进行了研究。结果表明:在外部平行光源照射下平板流化床中光沿径向呈指数衰减;液-固流化床与三相流化床中光强信号的波动规律不同,三相流化床中光强信号的功率谱密度图在5~12 Hz处出现谱峰。该测量系统结构简单,操作方便,适合各种流态化光反应器床层内部光强信号的测量。     

循环流化床脱硫反应器流场特性实验研究

在φ250 mm×9000 mm循环流化床实验装置上,研究了循环流化床的压力和颗粒浓度在不同操作条件下的分布规律,并采用径向不均匀指数(RNI)对颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向的变化进行了定量描述。试验结果表明,循环流化床中循环回路压力平衡曲线呈"8"字型分布,主床压差主要集中在文丘里段,与回料口在文丘里扩张段相比,文丘里压差所占比例有所减小,文丘里压差在相似操作条件下的变化与主床一致。循环流化床床内颗粒浓度随固体颗粒循环流率的增大或表观气速的减小而增大,径向颗粒浓度呈典型的"中心稀边壁浓"的环-核结构,循环流化床径向平均浓度随着提升管高度的增加先减小后增大,截面平均颗粒浓度沿轴向呈"C"型分布。固体颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向先增大后减小,并与截面平均颗粒浓度存在很强的关联性。     

三相流态化结晶过程中颗粒浓度的轴向分布

在一总高６５０ｍｍ,直径６０ｍｍ的三相流化床实验装置上,采用取样法测定了不同操作条件下二元混合物蔗糖晶体颗粒沿轴向的分布;应用轴向返混模型,得到不同条件下表征颗粒浓度分布的混合系数。结果表明,随气速增加,大、小颗粒的分布更加均匀,但随液速及大颗粒比率增加,均匀程度有所减小。     

汽-液-固三相循环流化床蒸发器的可视化分析

在热模条件下,采用电荷耦合器件图像测量和处理系统,对汽-液-固三相循环流化床蒸发器内固体颗粒的运动、分布及相应的传热特性,进行了可视化研究．热通量的变化范围为3150～5 825 w·m~(-2),固体颗粒含率的变化范围为O％～2％．研究中定性地分析了由启动到正常运行的不同阶段,汽-液-固三相循环流化床蒸发器内的流动和传热特性．结果表明,汽-液-固三相循环流化床蒸发器的启动阶段是一个非稳态过程;在汽-液-固三相循环流化床蒸发器的稳态操作过程中,加热管可分为液-固两相段和汽-液-固三相段;固体颗粒的加入,增加了沸腾段的高度,并且对产生的汽泡有破碎作用;加热管中固体颗粒平均轴向运动速度低于循环管,而固含率高于循环管．     

高固相浓度下多孔板分布器对淤浆床内流动特性的影响

对于有、无进料口多孔板分布器两种结构下淤浆床中的流动特性进行了考察。在配料固相质量分数29%条件下，实验测定了不同操作条件下反应器内的轴、径向相含率及其分布，轴、径向压强脉动。实验初步揭示了分布器以及操作条件对局部流动参数的效应，结果表明，多孔板分布器加入后淤浆床内的气含率较高，这种差异在较大表观气速下尤为明显，同时床内的流动变得均匀。     

湍流相干结构与壁压强脉动关联的小波分析

在风洞中同时测量平板湍流边界层的速度和壁面脉动压强,用小波分析法结合能量最大判别准则确定湍流边界层相干结构的时间尺度和壁压强脉动的时间尺度之间的关系．结果表明：压强脉动信号的小波能谱最大值对应的时间尺度与湍流边界层相干结构的特征尺度接近,可以利用壁面压强脉动信号的分析结果间接反映经过边界层的相干结构的时间特征．本研究选择复数Morlet小波作为小波母函数,有较好的分辨率．     

基于两步小波变换的管道损伤识别

鉴于信号提取位置的不确定性,研究了信号提取位置对损伤识别的影响.对管道进行数值模拟,提取前两阶径向和切向位移模态.对轴向节点的径向位移模态进行小波变换,小波系数的模极大值反映了损伤的轴向位置;继续对环向节点的切向模态进行小波变换,通过模极大值来识别环向损伤位置;最后讨论了轴向损伤处节点径向位移的小波系数模极大值变化规律.结果表明:两步法可以有效识别损伤位置,轴向位置不含损伤时位移模态的小波系数能显示损伤的轴向位置但小波系数有所减少.     

活性炭纤维流态化吸附过程的相含率分布特征

在一高1200mm、直径40mm的三相流化床实验装置上，采用压降法和取样法测定了不同操作条件下剑麻基活性炭纤维在床内沿轴向的分布特征，结果表明，在一定液速和气速下，气含率沿床高增加，而液含率及固含率则逐渐降低；一定液速下提高气速，床中的混合程度增大，而一定气速下提高液速，床中的离集(分级)程度增大．该研究成果可为活性炭纤维流态化吸附回收贵金属过程的放大和操作提供依据．     

循环流化床锅炉炉膛内气体浓度的分布

循环流化床锅炉炉膛中气体组分反映了燃烧过程，影响了燃烧效率和脱硫效率．采用自行研制开发的水冷探针，对循环流化床锅炉炉膛中气体浓度分布进行了热态测试．测试结果表明，不同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度存在差异，高循环流率循环流化床锅炉存在严重的混合问题，在循环流化床锅炉燃烧室中心区存在三角形的贫氧区．二次风的穿透力直接影响到燃烧效率．增加二次风速可以使混合问题得到改善，飞灰含碳量下降．     

气升式外环流反应器上升管中局部流动特征

用多通道压差技术测定了气升式外环流反应器连续操作时不同操作条件下上升管不同轴、径向位置压差波动信号,并借助压差信号的标准偏差分析反应器上升管的流型特性.实验结果表明,气升式外环流反应器上升管中不同轴、径向位置的压差波动方式不同;流体随表观气速变化经历过渡流区和湍流区两个流域;循环流对上升管下端的流体波动产生重要的影响.     

自振空化水射流冲击压力脉动的实验研究

研究了在常压和围压达到６ＭＰａ条件下，时域和频域上自振空化水射流的压力脉动特性．给出了评价压力脉动特性优劣的三个参数：最大脉动峰值压力、压力脉动幅度和脉动压力峰值差，得到了三个参数沿轴向和径向的变化规律及喷距、泵压、围压对射流压力脉动的影响规律。实验表明．自振空化射流存在最优喷距．在此喷距下脉动最强；在常压和围压条件下脉动规律不同，脉动随围压的升高而加剧．通过对风琴管脉冲喷嘴的改进，得到了一种新型的自振空化射流喷嘴。实验证明．这种新型喷嘴可提高射流的压力脉动强度及破岩效果。     

贯流泵装置出水流道进口区压力及速度场分析

为分析贯流泵装置出水流道进口区流场的非定常特性,在考虑水泵与流道的水力相互作用基础上,采用RNG k-ε湍流模型对贯流泵装置进行全流道的非定常数值计算。通过非定常求解预测的贯流泵装置能量性能数据与物理模型试验值进行对比,验证数值计算方法的可信度,分析出水流道进口区非定常压力及速度场的演变规律。结果表明:(a)贯流泵装置数值预测的扬程系数与模型试验结果的最大相对误差为3.15%,效率的最大相对误差为3.07%。(b)出水流道进口区轴面速度场的波谷数与导叶体的叶片数相同。(c)随着流量系数的减小,出水流道进口区的轴面速度场的波峰特征越趋明显,轴面速度的尾迹特征逐步增强。(d)水流经出水流道扩散,速度逐步减小而压力逐渐增大,出水流道进口区的脉动主频受叶轮旋转的影响很小,压力波动主要受导叶体进口流态和导叶体结构的双重影响。(e)不同工况时各监测点的主频及次主频均为低频脉动。     

多级轴流式压气机静压升特性研究

对多级轴流式压气机在几个典型工况下各级静压相对于设计点静压的变化特性进行了研究。研究发现,中低转速工作条件下,压气机后面级静压的变化对发动机工况的改变不如前面级敏感,因此,按常规方法监控压气机后面级流动参数的变化难于及时发现发动机中小状态时的压气机气动不稳定征兆信号。研究表明,为提高检测压气机气动不稳定征兆的时效性,应考虑在压气机前面级安装传感器,监控中低转速下的压气机气动失稳征兆信号。     

径向流磁流变阀动态性能及阀控缸系统阻尼特性研究

针对目前磁流变阀输出压降较小的缺点,设计了一种可有效提高压降的径向流磁流变阀,分析了其工作原理及压降数学模型.搭建性能测试实验台对不同加载电流及不同流量下的径向流磁流变阀压降及响应性能进行试验分析;同时对磁流变阀控缸系统进行了阻尼特性分析,分别测定了不同电流、频率及振幅下的动力性能.结果表明,以径向流磁流变阀为核心元件的阀控缸系统能够输出较大阻尼力,最大阻尼力达5 kN;系统响应迅速,电流1.2 A时压降可达3.2 MPa,响应时间在100~150 ms之间.输出阻尼力连续可调,同时输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力.      

水平与竖直布置方式下静态混合器内瞬态压力波动混沌特征

为了获得不同布置方式下SK型静态混合器内流体瞬态流动的非线性特征,在湍流状态下(Re=1756～3512)采用高速数据采集器Dewe-3021和压力传感器测量了不同雷诺数和截面处瞬态压力波动时间序列（PFS）;利用混沌吸引子周界测度、混沌动力结构突变以及递归率等参数定量表征水平放置与竖直放置时SK型静态混合器内压力波动特征。研究表明：不同布置状态下静态混合器内PFS的混沌吸引子二维面积增长率随轴向位置的变化趋势基本一致,且S_A-A₀呈线性分布;与水平放置的SK型静态混合器相比,竖直放置时压力波动混沌特性强,混沌动力结构突变小,吸引子演化稳定;混沌形态特征参数能有效区别SK型静态混合器在不同布置状态下的流体动力学特征。     

流化床风帽压力波动信号相关性实验研究

在研究流化床气固两相流流化状态时,采集、分析流化床中压力波动信号是主要的研究手段之一,近来,使用风帽压力波动信号替代壁面压力信号成为研究热点。借助冷态鼓泡流化床实验装置,在不同风量下,采集布风板不同位置风帽入口静压波动信号,分析风帽整体压力信号的相关性问题。首先分析信号时域图和箱型图,然后应用主成分分析方法计算不同位置风帽压力波动信号的相关性,最后利用风压信号独立性,分析不同风量对床内流化状态的影响。结果发现:不同床料会对流化床中风帽压力造成影响;风帽的压力信号随着风量的改变仍然保持不相关性;能够利用不同位置风帽压力波动信号对床内流化状态进行监测,表明所提方法具有可行性。     

高压水射流破碎高围压岩石损伤场的数值模拟

利用ALE(arbitrary lagrange-euler)算法,考虑到一般情况下岩石处于高围压状态,建立了高压水射流冲击高围压岩石的数值模型.分析了高压水射流冲击下高围压岩石的损伤演化过程,指出岩石破碎过程呈阶跃式;通过对比无围压状态下岩石和高围压状态下岩石在高压水射流作用下破碎坑演化情况,指出处于高围压状态下的岩石损伤沿轴向的演化速率明显低于无围压状态下的岩石,沿径向的损伤演化受围压影响较小.通过分析4个典型单元在不同速度射流冲击下损伤演化情况,表明在提高射流速度可明显提高射流破岩效率,并在理论上对射流速度与射流破岩性能的关系进行了解释.