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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。
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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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