颗粒物质分选过程中的速度和角度分布的测量与研究

受颗粒体系混合熵的启发,搭建了基于面阵CCD相机的测量装置,通过金字塔分层光流算法与图像法对均值粒径分别为2.6 mm和1.25 mm的球形颗粒所组成的颗粒系统的分选过程开展了一系列测量,计算得到颗粒体系表面流动层的平均速度与倾斜角,得到如下结论：颗粒体系的总体熵可以描述颗粒分选过程中的细微变化;颗粒体系表面流动层的平均速度受倾斜角的影响,两者表现出正比例关系;在混合颗粒的运动状态为连续雪崩的转速范围内,颗粒体系的总体熵、表面流动层平均速度和倾斜角的变化趋势相一致,说明可以借助平均速度和倾斜角来辅助判断颗粒体系的分选程度。     

微焦点X射线测量微细颗粒沉淀两相流

建立了微焦点X射线测量微细颗粒沉淀两相流的实验系统,测量了不同粒子体积份额的TiO2变压器油悬浮液在小容器中的沉淀过程,并对所得的图像进行分析处理,获得了两相流内部颗粒体积份额的分布。实验结果表明,颗粒沉淀的速度取决于局部颗粒体积份额,局部颗粒体积份额越大,颗粒的沉淀速度呈非线性地急剧变慢,颗粒体积份额沿高度方向分布也因此呈波状分布。基于微焦点X射线透视成像的技术,在解决物质/密度场测量问题时有着不可替代的优势。     

基于颗粒尺度DEM直接数值模拟的喷动流化床颗粒运动特性

采用离散元方法,对喷动流化床内的气固流动进行了三维直接数值模拟.气相场采用欧拉方法,固相场采用拉格朗日方法;对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力;颗粒碰撞采用软球模型;气固耦合采用双向耦合.模拟中跟踪了每个颗粒的运动,获得了颗粒轴向速度、平均速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率随操作参数的变化规律.结果表明喷动气速度、流化气速度、颗粒平均速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率存在关联性:喷动气速度增加,颗粒在喷射区和环形密相区的平均速度增加,浓度减小,平均碰撞频率减小;流化气速度增加,颗粒速度、浓度和碰撞频率与喷动气速度增加具有相同的变化规律,但环形密相区的变化更为明显.     

单帧单曝光图像法对粉雾剂粉末模型分散效果的研究

利用单帧单曝光图像法(SFSEI),从相互垂直的2个方向分别对不同流量的气流分散作用下的粉雾剂粉末模型的分散粒径(及粒径分布)和颗粒速度(及速度分布)进行测量;将结果与激光衍射法、数值模拟法进行比较;分析了SFSEI法在粉雾剂分散效果测量中的适用性。研究结果表明:实验中颗粒统计数量在750以上时,所得平均粒径和平均速度结果无明显差异;对于实验条件和流道结构,竖直方向拍摄比水平方向拍摄得到的结果更接近激光衍射法和数值模拟的结果;同时,颗粒速度的测量会受粒径大小的影响。使用SFSEI方法时应尽可能减少离焦颗粒比例以提高测量精度,在气体流量较低的情况下更易于实现较高的测量准确性。     

多电极电磁血液流速仪仿真建模研究

基于电磁流量计权函数理论,将多电极电磁测量方式应用于肢体动脉、静脉血液流速测量。通过将流动截面处划分为不同的区域,利用权函数理论重构流动截面处不同区域内的平均轴向速度值,实现对动脉、静脉血管中互为逆向流动的速度信息测量。在此基础上,通过获取不同位置的弦端电压,利用区域权函数的计算方法,确定流动截面上不同位置的权函数,进而计算流动截面处各个区域的局部轴向平均速度。三维有限元模型仿真和计算结果表明电极的位置、数量以及不同的划分方式重构结果不同,实现了速度重构并测量了局部速度分布。     

基于VOF法的絮凝搅拌器流场数值模拟

应用流体体积函数(volume fluid,VOF)法和RNGk-ε湍流模型,对絮凝搅拌器在不同搅拌速度时的流场进行了三维数值模拟。结果表明:VOF法可以较好地模拟气液界面,速度矢量模拟结果可以解释液面下凹现象;不同搅拌速度时的液相体积平均速度梯度模拟结果与搅拌机给定的平均速度梯度值非常接近;搅拌器内液相的局部速度梯度差异显著(可达2～3个数量级,桨叶附近的局部速度梯度最大),然而不同截面的平均速度梯度差异并不显著(1个数量级之内)。     

柴油机颗粒捕集器中流场的三维数值研究

柴油机颗粒捕集器是能够有效减少颗粒物排放的装置,而颗粒捕集效率很大程度取决于其内部的气流分布.基于体积平均法建立了捕集器内的三维流体模型,并对流场分布进行分析.在六种入口轴向速度下,研究了进排气通道的平均轴向速度以及多孔壁面的平均渗流速度特点.结果表明:进气通道的平均速度非线性减小,排气通道平均速度非线性增大,交叉点之...     

采用互相关与自适应滤波算法测量流速的比较研究

针对气固两相流固相颗粒流速的测量问题,讨论了可用于流速测量的互相关法和自适应滤波时延估计法.对于安装在气力输送管道上的双电极静电传感器输出信号,利用相关函数进行上下游电极输出信号相似性的比较,相似性最大即相关函数取极大值时的时间延迟,结合传感器电极间距离,计算出固相颗粒流过传感器的平均速度,也可以采用自适应滤波计算输出信号在上下游静电传感器间的时间延迟,测得管道中固体颗粒的流速.实验结果表明,所测得的电极信号与噪声的统计特性受到了环境的影响,互相关算法测量速度的准确性大大降低,而自适应滤波算法由于能根据信号和噪声的相互关系不断地调整自身参数,满足最小均方算法准则的要求,可以精确地跟踪固相颗粒速度.     

初始条件对管道内爆轰波传播特性影响研究

实验研究了C_2H_2+2.5O_2+nAr气体爆轰波传播特性随初始条件变化规律。采用光电二极管测量爆轰波传播速度,烟迹法记录爆轰波胞格结构。结果表明:随初始压力降低,爆轰波在管道内出现稳态式、快速波动式、失效式传播模式。稳态式传播时爆轰速度局部波动小于平均速度的5%,初始压力对爆轰速度几乎无影响;快速波动式传播时爆轰速度局部波动增大,平均速度发生衰减,衰减幅度随初始压力降低而增大。随Ar稀释浓度增加,爆轰速度逐渐减小,且Ar稀释浓度对爆轰速度的影响显著。胞格尺寸随初始压力的降低而增大;稳态气体胞格结构规整;而非稳态气体胞格结构杂乱。     

初始压力对爆轰波在管道内传播的影响

建立爆轰管道研究不同初始压力下爆轰波在管道内传播规律.选用CH4+2O2气体,采用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,采用烟迹法记录爆轰波胞格结构.结果表明:爆轰波在管道内传播时出现5种不同传播模式,分别为稳态式、快速波动式、结巴式、驰振式与失效模式.在稳态传播模式下,爆轰波局部速度波动很小且平均速度接近理论爆轰CJ速度,并呈现多头胞格结构.随着初始压力的降低,爆轰波局部速度波动增加且其平均速度产生衰减.在驰振式爆轰解耦处,爆轰波胞格结构消失,过载爆轰时,重新形成胞格结构.进一步降低初始压力至爆轰失效时,则无胞格结构.     

单丝热线旋转法用于旋流燃烧器出口参数测量

为了提高湍流流场的测量精度 ,针对旋流燃烧器出口截面上一次风和二次风的不同速度分布特征 ,引入了一种相应的单丝斜热线多方位旋转测量方法 .通过对一旋流燃烧器模型出口参数的测量和分析 ,证明在不同的速度特征区域选取不同的参考速度更加合理 .测量方法的不确定性分析证明该方法的测量误差波动较小 .给出了平均速度和雷诺应力分布的测量结果 ,将平均速度与采用五孔探针的测量结果进行了比较 ,两者趋势基本一致 ,表明了测量方法的可靠性     

方形气固流化床中局部颗粒速度实验研究

对FCC颗粒在截面尺寸为368 mm的方形流化床中研究了局部颗粒速度分布的基本行为。实验利用光纤探针测试了三个不同轴向高度的颗粒速度分布和静止床层高度对颗粒速度分布的影响。结果表明:截面局部颗粒速度随表观气速U g的增大同步增加,颗粒速度沿截面分布不均匀。在截面中心区,局部颗粒速度随U g增加而增加,上行颗粒速度增加更为显著。在边壁区,低气速时上、下行局部颗粒速度随U g增加而增加且增幅相近;高气速下局部颗粒速度表现出显著的波动过程。静床高度增加,对上行颗粒速度影响明显,但随着气速增加影响减弱。     

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.     

多电极电磁流量计用于非轴对称流的测量

为解决两电极电磁流量计对于速度非轴对称分布的敏感问题,基于Shercliff权函数提出区域权函数概念,研究其计算方法并设计出多电极电磁流量计．通过多电极传感器测量不同位置的弦端电压,计算管道截面各区域的局部轴向平均速度,并实现体积流量的测量．介绍了多电极电磁流量计传感器设计,通过测量偏流发生器下游的非轴对称单相流及倾斜管固一液两相流,证明该设计对于非轴对称流具有较高的流量测量精度及可靠的速度分布测量结果．     

气垫导轨上滑块运动的阻力

滑块在气垫导轨上运动受到的阻力与滑块的平均速度成比例 ,阻尼系数的测量值与滑块运动的速度无关     

应用于流化床的电容探针测量系统

对应用于气固两相流局部颗粒浓度分布的电容探针测量系统进行研究,分析了探针型电容传感器工作原理,并根据国内外电容探针测量模型的发展现状,提出了一种新型电容探针测量系统,利用其完成对流化床内局部颗粒浓度分布的测量.通过作为信号获取部分的运算式调幅电路,将测量信号通过USB接口与基于虚拟仪器的数据处理部分相结合,并对该测量系统在稠相气固流动系统中进行了标定.各项实验数据表明,该系统符合设计要求,具有良好的精度和稳定性,并已成功应用于实际测量中.     

激光感生荧光法测量金属原子蒸气横向速度分布

了解原子蒸气的密度、速度和温度分布对提高原子法激光分离同位素 (AVL IS)的分离效率起着重要作用。该实验采用激光感生荧光法和高灵敏度的线阵 CCD测量了线源蒸发钆金属原子蒸气的横向速度分布。通过实验证实了在线源蒸发的情况下 ,原子蒸气横向平均速度随横轴线性增加 ,横向速度分布近似服从 Maxwell分布。离蒸发对称面越远横向速度分布的半宽度越大 ,这表明离蒸发对称面越远原子热运动越激烈。而原子束横向平均速度随电子枪加热功率增加而增加 ,并且趋向于一饱和值。这是由于原子束平均速度取决于蒸发表面的温度 ,而液面温度随电子枪功率增加是有限的。     

一种金属电爆炸驱动飞片的速度评估方法

针对爆炸箔起爆系统,建立了一套基于压电薄膜估算飞片瞬时速度的实验方法.利用压电薄膜测试了飞片的平均速度,并与1维飞片速度模型的理论结果进行比较.飞片平均速度的误差在10%以内,说明1维速度模型满足计算精度要求.同时,利用飞片速度的理论结果研究了飞片的平均速度与瞬时速度的关系,结果表明,飞片瞬时速度与平均速度近似呈正比例关系.这样就可以利用压电薄膜法估算出飞片的瞬时速度.     

图像法水泥颗粒细度及圆形度在线测量研究

水泥颗粒粒度分布、比表面积及圆形度都是水泥加工工艺过程中的重要参数。为了实现对上述技术指标的实时监测,基于图像法研制了一套在线测量系统,并在水泥厂进行了在线测量,获得了水泥颗粒粒度分布等参数的测量结果。将系统测得的粒度分布和比表面积分别与激光粒度仪和勃氏比表面积测定仪的测量值进行对比,结果基本相符。此外,针对图像法测量下限的问题,利用Rosin-Rammler分布函数对原始测量结果进行了拟合修正,拓展了图像法的测量下限,使测量结果更符合实际情况,从而为工业生产提供实时的数据参考。     

液固两相流动系统中固体颗粒浓度和速度的CCD测量

为了研究液固两相流动系统中固体颗粒的浓度和速度随操作条件的变化,开发了适用于液固两相流动体系的电荷耦合器件(CCD)测量系统,该系统可在高空隙率和较宽液速范围内准确测量固体颗粒的速度与浓度,利用该CCD测量系统,对冷模(多管)循环流化床的分布板设计和冷模(单管)液固循环流化床的两相流动特性进行了研究。系统中采用的CCD单场测量方法可用于粒子高速运动情况,测得的颗粒最高运动速度为1．5m／s,测量精度高于奇偶两场的测量精度。