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荷电气固两相流动管内输运过程的试验研究

作 者: 高正平
导 师: 罗惕乾
学 校: 江苏大学
专 业: 流体力学
关键词: 荷电 气固两相流动 输运 沉积量 流场 PIV
分类号: O359
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 24次
引 用: 1次
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内容摘要


基于碰撞理论和电凝并理论,荷电颗粒的输运流场直接影响了凝并流场。本文进行凝并的前期研究工作,利用试验方法研究荷电气固两相流动管内输运的流场特性,探讨细微颗粒的荷电机理和有效充电方法,使用先进流场测量技术PIV研究外加电场对颗粒流场的作用。主要研究内容如下:1.分析荷电颗粒的受力,并比较主要作用力的数量级关系,从而简化了受力,且建立荷电颗粒运动微分方程。采用雷诺输运定理、平均原理以及高斯定理建立荷电气固两相流动体平均守恒方程组。2.自行设计网状接触感应电极充电装置,颗粒以接触、感应方式荷电,试验所得:充电电压低于-10kV,颗粒的荷质比随充电电压的降低而增加,在-60kV时基本达到饱和荷电量,且荷质比与充电电压成非线性关系。3.设计荷电气固两相流动试验系统,测量了荷电颗粒在输运段运动的重要参数——颗粒沉积量。试验表明随着充电电压的降低,颗粒的沉积量减小,并在靠近电极区域颗粒的沉降逐渐均匀。对比非荷电颗粒,荷电颗粒的受力中增加了电场力、颗粒间诱导电场力以及由电场脉动引起的流场脉动对颗粒的作用力,随着充电电压的降低,这几个力在输运过程中逐渐起主要作用。4.本文首次采用PIV技术对荷电气固管内流动流场进行研究,获得不同充电工况下流动瞬态流场信息,并就流场特性随电压的改变进行分析,结果表明:随着充电电压的减小,荷电气固输运流场中速度、涡量的分布值随电压的降低而增加,湍动能的分布呈现单峰特性,在-50kV时达到最大值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 概论  9-19
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外关于气固两相流动的研究  10-13
    1.2.1 气固两相流动理论  10-11
    1.2.2 气固两相流动模型  11-13
  1.3 荷电气固两相流的研究状况和主要研究内容  13-18
    1.3.1 荷电气固两相流颗粒荷电机理与方式  15-16
    1.3.2 颗粒荷电量的测量方法  16-17
    1.3.3 荷电气固两相流动流场测量  17-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-19
第二章 荷电气固两相流动的控制方程  19-33
  2.1 荷电颗粒的受力分析以及颗粒运动方程  19-24
    2.1.1 荷电颗粒受力  19-22
    2.1.2 荷电颗粒的受力分析及量级比较  22-24
  2.2 控制荷电气固两相流动的主要参数  24-25
    2.2.1 荷电特性  24-25
    2.2.2 离散相体积分数  25
    2.2.3 特征时间  25
  2.3 荷电气固两相流动的控制方程  25-27
    2.3.1 连续相方程  25-26
    2.3.2 荷电离散相方程  26-27
  2.4 荷电气固两相流动体平均守恒方程组  27-33
    2.4.1 基本假设  27
    2.4.2 荷电气固两相流动相内微观守恒方程  27-28
    2.4.3 体平均守恒方程组  28-33
第三章 荷电气固两相流动输运段的试验研究  33-42
  3.1 荷电试验装置  34-36
    3.1.1 充电电极设计  34-35
    3.1.2 荷电气固两相流动试验系统  35
    3.1.3 荷电量测量装置  35-36
  3.2 荷质比测量结果及分析  36-37
    3.2.1 荷质比测量结果  36-37
    3.2.2 荷质比测量结果分析  37
  3.3 荷电输运沉积量的测量结果与分析  37-41
  试验小结  41-42
第四章 荷电气固两相流动管内输运流场的测量与分析  42-62
  4.1 PIV测量技术  42-45
    4.1.1 PIV基本原理  42-43
    4.1.2 典型PIV技术的光路系统  43
    4.1.3 PIV系统的组成和主要部件  43-45
  4.2 PIV应用  45-46
    4.2.1 示踪粒子的选择  45-46
    4.2.2 PIV测量遵循的准则  46
  4.3 试验装置与测试系统  46-48
    4.3.1 选用的PIV系统主要参数  46-47
    4.3.2 试验装置  47-48
  4.4 PIV试验测试结果与分析  48-61
    4.4.1 颗粒输运图像  48
    4.4.2 速度、湍动能、涡量的处理方法  48-49
    4.4.3 试验结果与分析  49-60
    4.3.4 流场分析  60-61
  试验小结  61-62
第五章 结束语  62-64
  5.1 全文总结  62-63
  5.2 进一步工作展望  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学 > 多相流
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