旋风分离器内流场的测试技术

介绍了热线风速仪和五孔球探针测定旋风分离器三维流场的原理和方法。研究表明，用五孔球探针可以测定旋风分离器的切向与轴向平均速度，但径向平均速度的测量精度不高。用单斜丝探针旋转法可以精确地测定旋风分离器内三维平均速度分布，而且普通平探针能较准确地测定出切向与轴向平均速度，并可定性地测出流度及脉动速度沿径向的分布。文中还介绍了热线探针校正方法。     

PV型旋风分离器流场的研究

用五孔探针和热线风速仪对高效PV型旋风分离器流场进行了全面的测定.依据流场测定结果,运用平均速度场模式简化雷诺方程,并依据热线风速仪测定结果,给出了涡动粘度的经验计算公式.在将分离器分离空间流场简化为轴对称流场的前提下,对简化了的雷诺方程进行数值求解,讨论了切向速度和轴向速度分布与径向速度分布的关系,并给出了与实测结果吻合较好的切向速度、轴向速度和静压的理论计算结果.     

蜗壳式旋风分离器内流场的特点

用五孔探针和热线风速仪测定了蜗壳式旋风分离器内的速度场和压力场,分析了上部入口结构、芯管插入深度和锥体长度对流场的影响.测定表明,蜗壳式旋风分离器内流场是一个非轴对称的三维湍流场.上部环形空间内有明显的顶部二次流存在,因而形成上灰环.芯管末端附近有较大的向心径向速度,呈短路流现象.在锥体下部有较大的偏心流,因而造成排尘口处粉尘返混,降低分离效率.斜底入口结构的旋风分离器可以减少二次流的流量,增加环心空间的径向速度,而对下部流场影响很小.芯管插入深度对芯管末端附近的径向分布有影响,而对短路流量影响很小.     

旋风筒内旋转气流的测量及分析

采用五孔探针对旋风筒内的旋转气流进行实验研究,给出了两种典型的叶片旋流器（环形轴向旋流器和切向旋流器）的旋风筒内的轴向和切向速度分布．结果表明,采用环形轴向旋流器时,旋风筒头部区域存在一对较大的环形回流区;采用切向旋流器时,存在一对中心回流区和角落回流区．解释了切向速度的双峰现象,并从燃烧角度分析了这些流动特性的优缺点．     

旋风分离器排气管内气相流场的数值模拟

采用雷诺应力模型对直切式旋风分离器内气相流动的三维流场进行数值模拟,分析了排气管内的气相流场特点及排气管直径对气相流场的影响.结果表明:排气管内气流旋转强度较高,轴向速度呈强剪切流特征,并且存在回流区,这些都是造成能量损失的重要原因;减小排气管直径可以抑制短路流量,使旋风分离器整个空间内的切向速度增大,有利于颗粒分离,但同时压降增大.     

卧管型多管旋风分离器的进气室内流场的研究

卧管型多管旋风分离器是一种新型高温、高效除尘设备.本文根据相似理论原理.设计了与卧管型多管旋风分离器进气室相似的实验模型.在入口总气量1580Nm~3/h下,用热线风速仪对模型中旋风管入口附近区域的流场进行了重点测试,总结出模型中旋风管入口附近的三维气流速度分布规律.并将其气流速度分布计算式无因次化.此流场分布规律可推广应用到与实验模型相似的装置上,为卧管型多管分离器进气室惯性分离模型的建立及其进气室的改进提出了必要的理论依据.     

旋风分离器数值计算及性能实验分析

借助计算流体力学软件Fluent,采用三维贴体坐标网格,基于非稳态雷诺应力湍流模型,对旋风分离器内部流场进行数值计算.研究不同粒径固相颗粒的运动轨迹,揭示颗粒在分离器中的运动机理,得到旋风分离器内部气流切向速度、轴向速度及切面旋转矢量速度的分布规律,并与实验测试值进行比对.结果表明:在相同条件下,数值计算与实验测试结果非常接近,能很好地预测切向速度的"驼峰"结构及轴向速度分布的上行流和下行流;随着颗粒粒径的增加,分离器外壁呈螺旋流分布,内部流夹带随粒径的增加而逐渐减小.     

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。合理的实验结果表明该方法是可行的     

结构参数对气体钻井防沉屑工具性能的影响

针对气体钻井岩屑易沉积的问题,研制一种具有分流继能功能的防沉屑工具.利用计算流体动力学(CFD)技术研究分流喷孔结构参数(开孔斜度、开孔方位、喷孔线型)对防沉屑工具吹扫和推举性能的影响.结果表明:随开孔斜度和开孔方位增大,轴向射流动能急剧减小,切向射流动能缓慢增大;开孔方位增大,径向射流动能降低;流线型喷孔与直线型和曲直型喷孔相比,其射流动能损耗最小,轴向、径向和切向射流动能均最高;改变喷孔结构参数可以有侧重地增强防沉屑工具的径向、切向吹扫能力和轴向推举能力,以适用于造斜段、水平段及深部直井段的气体钻进施工.     

旋风分离器分离空间流场的理论分析

针对旋风分离器内流场特点，运用代数涡粘模式，给出了描述分离器内流体运动的简化方程。用假设轴向或径向速度分布函数形式的方法，求得了与测量结果较为一致的三维速度半理论解。边壁速度和内外旋流分界面化置分别用入口收缩系数和最小压降原理确定。分析了湍流特征尺度——普朗特混合长度和柯莫格罗夫尺度的分布规律。结果表明，湍流特征尺度的理论计算结果与实验结果吻合较好。     

Vorticity Measurements Using a 6-Sensor Hot-Wire Probe in a Tangentially Fired Furnace

Vorticity, which represents the rotation of a fluid element, is an important characteristic of turbulence. Various methods have been used to measure vorticity. A hot-wire/hot-film anemometer (HWA) was used here to measure the vorticity in turbulent flows. The velocity components and their partial derivatives were simultaneously measured with a new 6-sensor hot-wire (HW) probe assuming ideal yaw and pitch factors with Jorgensen's expression and Taylor's hypothesis to analyze the data. The accurate 6-sensor hot-wire probe results for the velocity field were used to determine the velocity gradients and, therefore, the vorticity vector field. The data was measured in an isothermal model of a tangentially fired furnace. The experimental results in the tangentially fired furnace agree with numerical results.     

小屏后涡量分布的实验研究

使用六线涡量探针在切向炉HG-2008-YM2的冷模上测量了其小分隔屏后气流的速度及涡量分布,得到了模型炉膛内描述湍流特征的参数,如湍动度,倾斜因子及平坦因子等,为热偏差成因及对策研究提供了依据。实验结果表明,在分隔屏区域,涡量场的分布和速度场一样也具有贴壁特征,小分隔屏的存在对其后的速度场及涡量场有明显的影响,由于翼型效应,右侧屏后出现了分离涡。     

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.     

缸内三维流场的测量及旋流形成

1.前言缸内空间三维流场实测是解决旋流预测的关键,是目前内燃机界的重要研究课题之一。气道稳流吹风试验是这项研究中的主要手段,其主要目的在于:a.判断不同气道结构的缸内流动形态及湍流特性;b.提供预测模型的边界条件;c.提高稳流试验结果,预测旋流的精度。在稳流吹风试验台上,将热线探针置于透明气缸内测量瞬态变化的湍流三维流场。从频响、干扰流场及信号处理等要求来看均是适合的。其困难在于不能判断方向,必须附加适当的探明方向的可视化方法。作者应用热线风速仪单线探针及自制的丝线网格示踪装置,实现缸内三维流速测量。并根据动量守恒定律阐明旋流形成原理,分析计算了平均速度的分布特性及进气过程的旋流强度。2.缸内旋流的生成     

Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe

IntroductionMulti-holepneumaticprobesarecommonlyusedinflowmeasurementsbecauseoftheirsimplicity,lowcostanddurability,especiallysincetheycanmeasurevelocitiesandpressuresatthesametime.Withthedevelopmentofcomplexflowdynamics,aswellasthedevelopmentofadvancedturbomachinery,ithasnecessitatedtheextensionoftheprobemeasurementtechniquetounsteadycompressibleflow.However,twoproblemsoccurwhenusingpneumaticprobestomeasureunsteadyflow.Oneisthefrequencyresponseofaprobesystem,whichislimitedbytheresonanceinthet…     

热线式空气流量计的测量技术

热线式流量计是一种可以直接测量空气质量流量的传感器.介绍了热线式空气流量计的基本原理,分析了恒流和恒温2种工作方式下测量电路的设计方法,推导出了2种工作方式的流量方程.研究了温度补偿方法和测量结果的处理方法,对所设计的热线式空气流量计进行了标定及输出结果的拟合,结果表明热线式空气流量计能够进行空气流量的精确测量.     

探头式电磁流量计的理论研究和样机试验

本文分析了探头式电磁流量计的基本原理。根据电磁学和流体力学的理论求得了圆柱二电极、圆柱四电极、椭圆柱以及流线型柱体探头感应电动势的解析解。文中还讨论了边界层绕流圆柱探头和有限区间对探头输出信号的影响。从理论解可以看出,探头电极间的感应电动势与来流速度之间呈明显的线性关系。此外,文中还推荐了几种延迟或避免探头表面发生边界层分离的方法。对于圆柱和椭圆柱样机的实验证实了理论分析的结果。     

光纤测量粒子直径的方法研究

本发明方法是用光纤测量粒子直径及分布的方法。通过在光纤探头内的若干根光纤传输光束直接发射到被测粒子上,由设置在光纤探头内的接收装置把接收到的粒子遮挡光信号传送到光电元件;经处理,由计算机采集,然后计算出粒子运动速度、方向、直径及分布。它能精确、快速地测量大于20μm 的粒子运动速度,方向,直径及分布。