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基于高速摄像法的流化床内颗粒运动特性研究

作　者: 丁经纬
导　师: 池涌；蒋旭光；马增益
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 流化床高速摄像法高速CCD 互相关算法数字粒子图像测速技术
分类号: TQ021
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 244次
引　用: 10次
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内容摘要

流化床内颗粒和气泡的行为对流化床内的传热传质过程具有重要影响，因此，对流化床内物料行为的研究具有重要的意义。本文利用高速摄像法对流化床内颗粒的速度场进行了测量，研究了床内气泡的运动规律，并给出了流化床流动好坏的评价指标。全场测速技术是近十余年来才发展起来的新技术，它是跨学科、多学科的研究结合点。它利用高速CCD摄像机的高速图像采集特性，捕捉住流体瞬间的流动状态，结合数字信号处理技术，对流动颗粒的影像进行统计意义上的辨识，从而计算出颗粒运动的速度场。本文采用基于互相关算法的数字粒子图像测速技术，在自制的冷态流化床实验台进行了流化床内粒子和气泡运动特性的研究。利用1000帧／秒高速CCD的快速图像采集优点，我们记录了流化床的在图像采集瞬间的流动状态，并对记录所得图像进行互相关分析，计算得出了颗粒运动速度场。计算结果与理论模型相比，较为相符。此外，我们还对流化床内的气泡进行了研究，采集到了短时间内一个气泡的产生、长大和破裂完整过程。通过对气泡图像进行分析，结合实验观察，我们给出了关于气泡的运动规律结论。实验和计算结果表明，作为一种先进的测速手段，数字粒子图像测速技术应用于流化床的研究是可行的，计算所得的颗粒速度场能够定性描述床内的流动状况。随着现代科技的不断进步，开发基于数字粒子图像测速技术的新一代测速仪器使之成为包括流化床在内的动力机械内流场监测和诊断的主要手段将成为可能。

全文目录

第一章绪论  5-12
  1.1 引子  5-6
  1.2 气固系统测试方法综述  6-9
  1.3 高速摄像法用于流化床流动规律研究的优越性  9
  1.4 本文的研究内容和研究意义  9-12
第二章流化床的流体动力学特性  12-27
  2.1 气固流态化  12-17
  2.2 流化床冷态模拟实验装置  17-19
  2.3 流化床冷态模拟实验  19-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章高速摄像法的理论基础  27-49
  3.1 高速摄像测量系统的光电特性研究  27-33
  3.2 互相关算法原理  33-40
  3.3 摄像法测速的初步实验  40-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章采用高速CCD对流化床的实验研究  49-69
  4.1 实验装置  49-51
  4.2 数字图像的处理和计算  51-53
  4.3 实验结果  53-67
  4.4 本章小结  67-69
第五章流化床内颗粒混合特性的研究  69-81
  5.1 流化床混合特性的速度表征方法  69-76
  5.2 流化床中颗粒运动混合度的研究  76-79
  5.3 本章小结  79-81
第六章全文总结  81-84
致谢  84

基于高速摄像法的流化床内颗粒运动特性研究

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