管道内气固两相流颗粒浓度和风速测量方法的试验研究
《2024年水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》范文
《水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》篇一一、引言在许多工业应用中，如石油、天然气和化学工业中，气液两相流是非常常见的流动状态。
对水平管内气液两相流的流型进行深入的研究对于提升设备的效率和可靠性具有重要意义。
本论文通过数值模拟和实验研究的方法，探讨了水平管内气液两相流的流型特征及其变化规律。
二、文献综述在过去的几十年里，许多学者对气液两相流进行了广泛的研究。
这些研究主要关注流型的分类、流型转换的机理以及流型对流动特性的影响等方面。
随着计算流体动力学（CFD）技术的发展，数值模拟已成为研究气液两相流的重要手段。
同时，实验研究也是验证数值模拟结果和深化理解流动机理的重要途径。
三、数值模拟1. 模型建立本部分首先建立了水平管内气液两相流的物理模型和数学模型。
物理模型包括管道的几何尺寸、流体性质等因素。
数学模型则基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律，并考虑了气液两相的相互作用。
2. 数值方法采用计算流体动力学（CFD）方法对模型进行求解。
通过设置适当的边界条件和初始条件，得到气液两相流的流动状态。
此外，还采用了多相流模型和湍流模型等，以更准确地描述气液两相的流动特性。
3. 结果分析通过数值模拟，得到了水平管内气液两相流的流型图、流速分布、压力分布等结果。
分析这些结果，可以深入了解流型的转变过程和流动特性。
四、实验研究1. 实验装置设计了一套用于气液两相流实验的装置，包括水平管道、气体供应系统、液体供应系统、测量系统等。
通过调节气体和液体的流量，可以模拟不同工况下的气液两相流。
2. 实验方法在实验过程中，通过观察和记录流动现象，获取了流型、流速、压力等数据。
同时，还采用了高速摄像等技术，对流动过程进行可视化分析。
3. 结果分析将实验结果与数值模拟结果进行对比，验证了数值模拟的准确性。
同时，还分析了不同因素（如管道直径、流体性质等）对气液两相流流型的影响。
五、结论与展望通过数值模拟和实验研究，得到了以下结论：1. 水平管内气液两相流的流型受多种因素影响，包括管道直径、流体性质、流速等。
输气管道内气液两相流流型监测技术研究
输气管道内气液两相流流型监测技术研究摘要准确判断输气管道内气液两相流流型是深入输气管道工程研究与应用的基础。
本文分别介绍了垂直上行管段和水平管段两种情况下输气管道内气液两相流的流型的分类方法，分析了影响输气管道内气液两相流流型的主要因素，并研究了目前主要的输气管道气液两相流流型的监测技术，对于输气工程研究与应用具有重要现实意义。
关键字两相流；流型；监测技术1 气液两相流流型输气管道气液两相流在不同管道位置下由于重力影响将出现不同的流型，下面就两种典型的情况作简要介绍。
1.1 垂直上行管段中气液两相流流型实验研究表明，气液两相流在垂直上行管段中有有五种基本流型，分别为泡状流、段塞流、搅拌流、缕状环形流和分散环形流，如下图1所示。
1.2 水平管段中气液两相流流型通过观察，水平管段及近似水平管段气液两相流流型是相当复杂，重力分异作用造成了相对的不对称性。
然而，Oshinowo流型划分原则对流型作简单化处理，将气液两相流流型大致分为六种基本形式，分别为泡状流、塞状流、分层流、波状流、弹状流和环状流，如图2所示。
2 气液两相流流型影响因素气液两相流流型非常复杂且影响因素很多，其中主要影响因素有：流体物性、流量、管径尺寸、倾角以及流体在流动过程中的质量传递和热量传递等。
2.1流体流量流体流量可以用流速来反映，当流速改变时，管内流型将会有相应变化。
因此，流体流量是影响气液两相流流型的最主要因素。
目前大多数流型图都是利用气液两相的表观速度来划分的。
2.2流体物性流体物性是影响流型的重要因素之一。
液相粘度的大小决定着流体在流型转变过程中所需气量的多少，如果液体流速不变，则其粘度越大，所需气量越少。
2.3 管径尺寸不同的管径对相同的流体介质用进行输送，即使初始条件相同，且流体流速相同，但管径尺寸的不同，管内流体流型也是不相同的。
所以，不可忽视管径尺寸对流型的影响。
除此之外，管径尺寸还对流型的转换有影响。
2.4倾角国内外专家学者对倾角对流型的影响做了大量研究，结果表明，如果管段所处的倾角不同，管内流型转换所需的气体流量是不同的，且存在差别较大。
气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第12期·4350·化 工 进展气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化田海军1，周云龙2，赵晓明1（1东北电力大学自动化工程学院，吉林 吉林 132012；2东北电力大学能源与动力工程学院，吉林 吉林 132012）摘要：气固两相流固相流率的测量是测试领域的难点之一，为了实现气固两相流固相浓度与流速的测量，阐述了电容层析成像的原理，搭建了气固两相流实验台，固相选用聚丙烯颗粒，气相为空气，固相依靠自身的重力流经实验装置，利用ITS 公司的M3C 电容层析成像装置对气固两相流的固相浓度、速度、质量流量进行了测试研究。
实验中的浓度测量采用图像的介电常数分布像素，速度测量选择双层结构的电容传感器，利用相关测速原理，计算上下游传感器成像像素的相关性，最后由测得的速度及浓度分布计算出质量流量，测量结果与重力传感器测量的质量流量结果进行了对比，结果具有较好的一致性，测量误差小于10%，表明利用电容层析成像系统可对气固两相流参数的测量。
关键词：成像；两相流；流动；质量流量；固相浓度；浓度；体积流量中图分类号：TP29 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4350–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613. 2016-2459Measurement and visualization of concentration and velocity of solidphase in the gas-solid two- phase flowTIAN Haijun 1，ZHOU Yunlong 2，ZHAO Xiaoming 1（1School of Automation Engineering ，Northeast Electric Power University ，Jilin 132012，Jilin ，China ；2School of Energyand Power Engineering ，Northeast Electric Power University ，Jilin 132012，Jilin ，China ）Abstract ：Measurement of the solid phase flow rate in the gas-solid two-phase flow is one of thedifficulties in test realm. In order to realize visualization measurement of gas-solid two phase flow, the principle of electrical capacitance tomography was stated and a gas-solid two phase flow test-bed was developed. Polypropylene particles and air were selected as the solid phase and gas phase. Solid phase relied on their own gravity flow through experimental device. M3C capacitance tomography device of ITS company was used for the test and research on solid phase concentration, speed and mass flow rate in the gas-solid two phase flow. In the experiment ，concentration measurement was based on the dielectric constant distribution of the pixels about image. Capacitive sensor with double layer structure was used to measure velocity. The relevant principles of the speed measurement was used to compute the correlation between upstream and downstream of sensor imaging pixel. Finally, the mass flow was calculated by the measured velocity and concentration distributions. The mass flow measurements were compared with the results of gravity sensor. The results showed good agreement with measurement error of less than 10%. The experimental results indicated that the capacitance tomography system can be used to measure the parameters of gas-solid two phase flow. Key words ：image ；two-phase flow ；flow ；mass flow ；solid concentration ；concentration ；volume flow第一作者：田海军（1971—），男，工学硕士，高级实验师，主要从事过程检测及层析成像方面的研究工作。
气固两相流静电相关流速测量研究的开题报告
气固两相流静电相关流速测量研究的开题报告一、研究背景气固两相流静电相关流速测量是现代流体测量技术的重要组成部分，其应用范围广泛，包括石油工业、化工工业、环保工业等领域。
通过测量气固两相流静电相关流速，可以有效地控制生产过程中的流量，提高生产效率，保障工业生产的安全和稳定。
然而，气固两相流静电相关流速的测量难度较大，由于两相流速不均匀性以及其他干扰因素的存在，使得测量精度和可靠性较难保证，因此有必要进行相关的研究。
二、研究目的本研究旨在探究气固两相流静电相关流速的测量方法和技术，寻求一种更加准确和可靠的气固两相流静电相关流速测量方案，以提高工业生产效率和产品质量。
三、研究内容和方法1.分析气固两相流静电相关流速测量的原理和方法，综述现有的相关测量技术，分析其优缺点和适用范围。
2.设计并建立一套气固两相流静电相关流速测量实验系统，研究流速测量误差来源和影响因素，进行系统校准。
3.基于实验数据，提出一种基于静电相关原理的气固两相流流速测量方法和技术，探究其适用范围，对其进行检验和验证。
4.通过对研究结果的分析和总结，归纳出具有重要意义的结论和启示，提出未来相关研究方向和发展趋势。
本研究采用实验和理论相结合的研究方法，通过校准实验和模拟实验，收集并分析实验数据，结合现有理论知识，探究气固两相流静电相关流速测量方法的优化方案。
四、研究意义气固两相流静电相关流速测量技术的研究对工业生产具有重要意义，可以提高生产效率，防止生产事故，保障工业生产的安全和稳定。
此外，本研究还可以为相关领域的研究提供参考，并对气固两相流领域的科研人员和工程技术人员有重要的指导意义。
五、预期成果1.建立一套可靠的气固两相流静电相关流速测量实验系统，研究流速测量误差来源和影响因素，进行系统校准。
2.提出一种基于静电相关原理的气固两相流流速测量方法和技术，探究其适用范围，并进行检验和验证。
3.总结具有重要意义的结论和启示，提出未来相关研究方向和发展趋势。
第二章 气固两相流动的研究方法
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• （3）离散涡模拟
离散涡模拟又称随机涡模拟，是把湍流流场分成 一系列尺度的涡元，在拉氏坐标中用涡元的随机 运动来模拟流量。离散涡模拟对二维不可压缩、 非定常、高雷诺数流动的直接数值模拟具有优越 性；它可以较真实地反映湍流产生及发展过程的 机理，无需用其它模型封闭，数值耗散小，具有 自适应性，无需区分层流和湍流，且适合模拟绕 复杂几何外形的分离流动。但此方程不能模拟小 尺寸度涡的湍流流场，大部分研究仍限于简单流 动中的定性结果，而且计算量也非常大，耗时长， 很难用于工程上三维复杂气固流动。
• PTV系统主要由照明、成像和图像处理等部分组成(图1)。 PTV系统主要由照明、成像和图像处理等部分组成( 1)。
照明部分主要包括连续或脉冲激光器、光传输系统和片光 源光学系统；成像部分包括图像捕捉装置CCD和同步器； 源光学系统；成像部分包括图像捕捉装置CCD和同步器； 图像处理部分包括帧捕集器和分析显示软件。帧捕集器将 粒子图像数字化，并将连续图像储存到计算机的内存中。 分析显示软件分析视频或照相图像，实时显示采样的图像 数据，在线显示速度矢量场。在测试时，激光器发出激光 束，光学元件将光束变成片光源照亮所测流场。如是脉冲 激光器，需设置脉冲间隔，脉冲延迟期和激光脉冲等，高 速CCD相机捕捉2个激光脉冲照亮流场的两幅图像，并将 CCD相机捕捉2 图像转化为数字信号传入计算机。通过专用的软件采用一 定的图像处理算法匹配图像粒子对，测出在一定时间间隔 内示踪粒子在x,y方向上的位移，速度等于位移除以时间 内示踪粒子在x,y方向上的位移，速度等于位移除以时间 间隔，可得出移动速度大小和速度方向。
《2024年水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》范文
《水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》篇一一、引言随着能源、化工等领域的不断发展，水平管内气液两相流的研究变得日益重要。
在许多工业过程中，如石油开采、管道输送、冷却系统等，都需要对气液两相流进行深入的研究。
气液两相流的流型对管道的输送效率、安全性能以及系统设计都有重要的影响。
因此，本文对水平管内气液两相流的流型进行了数值模拟与实验研究，以期为相关领域的实际应用提供理论依据和参考。
二、流型分类与数值模拟方法水平管内气液两相流的流型主要分为泡状流、弹状流、泡状-弹状混合流、环状流等。
这些流型具有不同的流动特性和相互转换的规律。
为了更好地研究这些流型的特性，本文采用了数值模拟的方法。
数值模拟主要采用计算流体动力学（CFD）方法，通过建立数学模型，对不同流型下的气液两相流进行模拟。
在模拟过程中，考虑了流体物性、管道尺寸、流动速度等因素对流型的影响。
同时，采用适当的湍流模型和两相流模型，对气液两相的相互作用和流动特性进行描述。
三、实验研究方法与结果分析为了验证数值模拟结果的准确性，本文还进行了实验研究。
实验采用水平管道装置，通过改变气液流量、管道尺寸等参数，观察并记录不同流型下的流动特性。
实验结果表明，随着气液流量的增加，流型逐渐由泡状流向环状流转变。
在泡状流中，气泡分散在连续的液相中；在弹状流中，较大的气泡或气团交替出现在连续的液相中；而在环状流中，气体核心包裹着液体在管道中流动。
这些流型的转换规律与数值模拟结果基本一致。
此外，实验还发现，管道尺寸对流型也有显著影响。
当管道直径增大时，更易形成环状流；而当管道直径较小时，更易形成泡状或弹状流。
这为实际工程应用中管道设计和优化提供了重要的参考依据。
四、数值模拟与实验结果对比分析将数值模拟结果与实验结果进行对比分析，可以发现两者在流型转换规律和流动特性方面具有较好的一致性。
这表明本文采用的数值模拟方法具有较高的准确性和可靠性，可以为实际工程应用提供有效的预测和指导。
分叉流道中气固两相流动的实验研究和数值模拟
分叉流道中气固两相流动的实验研究和数值模拟随着工业的发展以及对环境保护的日益重视,对工业粉尘分离装置的要求越来越高。
工业粉尘不但危害人类的健康,而且会破坏工业设备,危害设备的安全运行,造成设备零部件的频繁更换,给国家财力带来了巨大的损失。
考虑到惯性分离设备无运动部件、流动阻力小,本文建立了分叉管道结构形式的惯性分离装置,研究其内部气固两相流动规律。
分叉管道中气固两相流动,由于壁面带有曲率,流动速度大,完全依靠固体颗粒惯性形成气固分离,故流动较为复杂,导致流场实验测量和数值模拟的困难。
论文采用高速摄影,结合数字图像处理技术跟踪固体颗粒的运动轨迹,通过标定轨迹图像中颗粒位置,实现了图像法对颗粒运动速度的研究。
通过工况对比,发现较大颗粒对空气的跟随性不好,且其分离效果受到很多因素影响,包括颗粒进入管道的位置、速度大小和方向(速度角)、以及颗粒的球形度。
在所有的工况下,颗粒速度角较小时分离效果较好;同密度下的块状颗粒分离效果总体上较球形颗粒好;随着进口空气流速增加,颗粒分离的效果也更好。
这些都是由于颗粒在收缩管道内主流方向上惯性力分量的增大,使颗粒有足够的惯性力被甩入清除流道中。
在分析单个球形颗粒受力以及颗粒同壁面碰撞模型的基础上,运用数值计算软件对分叉管内部气固两相流场进行了计算。
采用k-ε紊流模型和固相的离散相模型研究分叉管道内的气固分离现象,分析了分叉管道内连续相流场随进口速度和清除流量系数的变化规律,得到随着清除流量系数的增大,压力损失系数出现急剧下降,而中心流道的压力损失降低的幅度较小。
这是因为随着清除流量系数的增大,虽然清除流道中流速的增加,但回流的区域出现减小,流动的阻力减小,损失减少。
这些都说明了清除流道和中心流道压力损失的主要因素不同:清除流道中回流是引起压力损失的主要原因,而中心流道的压力损失主要受流动速度的影响。
在颗粒的分离效率方面,研究了直径在100μm以上的光滑球形颗粒,分析了影响分离效率的因素。
气固两相流流动参数的检测技术
气固两相流流动参数的检测技术付飞飞【摘要】对气固两相流流动参数检测技术的相关内容,包括基于静电传感器的检测技术、电容层析成像技术以及流型软测量技术中的信号分析方法进行了总结和评述,认为静电传感器在气固两相流颗粒速度、浓度以及流型等参数检测方面,技术相对成熟,但其灵敏度空间分布不均匀、颗粒浓度(分布)与静电量大小(分布)之间的对应关系不明确等问题严重影响其测量准确性,是目前研究的难点;电容层析成像技术可实现气固两相流流型的可视化监测,但其固有的软场特性影响了测量结果的准确性;目前基于信号分析方法的流型软测量技术避免了这一问题,多尺度信号分析方法将是提高其测量准确性的新方法.【期刊名称】《济南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】7页(P11-17)【关键词】气固两相流;流动参数检测;静电传感器;电容层析成像技术;信号分析方法【作者】付飞飞【作者单位】济南大学物理科学与技术学院,山东济南250022【正文语种】中文【中图分类】TM9多相流广泛存在于自然界和工业生产过程中，其流动参数的检测对于生产过程的优化及控制具有重要意义。
由于多相流动存在相间的界面效应和复杂多变的流型，因此，描述多相流的参数与描述单相流的参数相比，其检测难度要大得多。
另外，多相流流动机理的研究也依赖于相应的多相流检测手段，所以多相流参数检测技术在国内外都属于亟待发展的领域[1-4]。
气固两相流是多相流中最具代表性的流动形式之一，普遍存在于工业生产中使用的流化床以及气力输送管道中。
描述气固两相流流动的常用参数包括流型、颗粒速度、颗粒浓度、相分布及分相含率等，另外，气泡及颗粒的尺寸等也是描述气固两相流流动的一些参数。
目前所采用的气固两相流流动参数检测方法有多种，总体可以归结为3类，即电学法(静电法、电容法等)、光学法(空间滤波法、多普勒法、示踪法)及超声法。
随着科学技术的发展，许多新技术被应用到多相流参数检测这一领域，有力地推动了多相流参数检测技术的发展。
短管道中气相及气固两相平均流速测量方法研究与应用的开题报告
短管道中气相及气固两相平均流速测量方法研究与应用的开题报告一、研究背景在化工、石油、能源等工业领域中，短管道的流量测量是一项关键的技术问题。
短管道流量测量的精度和可靠性对生产过程的稳定性和效率有着重要的影响。
短管道中的流量测量受到许多因素的影响，例如管道内尺寸、流速分布、流体物性等。
本课题旨在研究短管道中气相及气固两相平均流速的测量方法，解决现有测量方法难以满足工业应用要求的问题，提高测量精度和可靠性。
二、研究目的与意义本研究的目的是探究短管道中气相及气固两相平均流速测量的理论和方法，改进现有测量方法，在工业应用中提高短管道流量测量的精度和可靠性。
研究结果能够为化工、石油、能源等工业领域提供更为精确的流量测量方法，实现生产过程的精细化管理，提高工业生产的效率和安全性。
三、研究内容1. 短管道中气相及气固两相平均流速测量方法的理论分析和建立数学模型。
2. 根据不同的实际应用场景，选用不同的流量计进行实验测量，并对比分析各种方法的优缺点。
3. 进行短管道中气相及气固两相平均流速测量的实验研究，并将测量结果与数学模型计算结果进行比较。
4. 对测量结果进行统计分析，提出改进意见和建议，并指导实际工业应用。
四、研究方法1. 文献综述法：对短管道中气相及气固两相平均流速测量方法的国内外研究现状进行分析和总结，确立研究框架和方法。
2. 理论分析法：对不同的流量计原理进行理论分析，并建立数学模型，探究短管道中气相及气固两相平均流速测量的理论基础。
3. 实验方法：基于实际应用场景，选取不同的流量计进行实验研究，采用数字化仪器对流量信号进行采集和分析。
4. 统计分析法：对测量结果进行统计分析，并提出改进意见和建议。
五、预期成果1. 短管道中气相及气固两相平均流速测量方法的理论研究成果，包括数学模型和理论分析结果。
2. 基于实验研究和统计分析的短管道中气相及气固两相平均流速测量方法改进和优化建议，以及实际应用指导。
3. 相关研究成果的论文发表和学术交流报告。
气固两相流动力学特性的数值模拟与实验研究
气固两相流动力学特性的数值模拟与实验研究气固两相流动是指在一个系统中同时存在气体和固体颗粒的流动现象。
这种流动在许多工业过程中都很常见，如煤粉燃烧、颗粒输送和流化床等。
了解气固两相流动的力学特性对于优化工艺、提高效率至关重要。
为了研究这种流动现象，数值模拟和实验研究成为了两种主要的研究方法。
数值模拟是通过建立数学模型和计算方法，对气固两相流动进行仿真和预测。
数值模拟方法可以提供详细的流场信息，如速度、压力和浓度分布等。
通过调整模型参数和边界条件，可以模拟不同工况下的气固两相流动情况。
数值模拟方法还可以用于研究流动中的细观现象，如颗粒的碰撞和聚集等。
然而，数值模拟方法也存在一些局限性。
首先，模型的准确性和可靠性取决于模型的假设和参数选择。
其次，数值计算的复杂性限制了模拟的规模和时间尺度。
因此，数值模拟方法通常需要与实验研究相结合，以验证模型的准确性和可行性。
实验研究是通过设计和进行实际的物理实验来研究气固两相流动。
实验方法可以直接观测和测量流动中的各种参数和特性。
通过改变实验条件，如气体流速、颗粒浓度和粒径等，可以研究气固两相流动的变化规律。
实验研究还可以用于验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
然而，实验研究也存在一些问题。
首先，实验设备的建造和操作成本较高，且受到实验环境的限制。
其次，实验过程中的测量误差和不确定性会影响研究结果的可靠性。
因此，实验研究通常需要与数值模拟相结合，以综合分析和解释研究结果。
在气固两相流动力学特性的研究中，数值模拟和实验研究相辅相成。
数值模拟方法可以提供详细的流场信息和细观现象，为实验研究提供参考和指导。
实验研究可以验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为模型的改进和优化提供实验数据。
通过数值模拟和实验研究的相互验证和比较，可以更加全面地了解气固两相流动的力学特性。
在未来的研究中，需要进一步提高数值模拟和实验研究的精度和可靠性。
对于数值模拟方法，需要改进模型的准确性和可靠性，提高计算效率和稳定性。
气固两相射流瞬时速度场和浓度场的PIV研究
ISSN 1000-0054CN 11-2223/N 清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2003年第43卷第11期2003,V o l.43,N o.1114/361491-1494气固两相射流瞬时速度场和浓度场的PIV 研究张东东, 许宏庆, 何 枫(清华大学工程力学系,北京100084)收稿日期:2002-09-03作者简介:张东东(1977-),男(汉),辽宁,硕士研究生。
通讯联系人:何枫,副教授,E -mail:hefeng@mail.tsin 摘 要:为深入了解气固两相流的瞬态特性,利用自行建立的粒子图像测速(P IV )系统对出口内径为10mm 的气固两相自由射流流场进行了实验研究。
将小粒子(粒径在1 m 左右)和大粒子(粒径大约100 m)混合后,添加到气流中,应用P IV 技术获得的图像,经处理后分裂成气相和固相两组PI V 图像,通过数据处理后,得到了瞬时的气固两相速度场和固相浓度场的分布,同时对气固两相流动特性进行了分析,证实利用PIV 技术可有效实现气固两相流的测量。
关键词:粒子图像测速(PIV );气固两相自由射流;速度场;浓度场中图分类号:O 359文献标识码:A文章编号:1000-0054(2003)11-1491-04Particle imaging velocimetry of instantaneous velocity and concentration distributions ingas -solid two -phase jet flowsZHAN G Dongdong ,XU Hongqing ,HE Feng (Department of Engineering Mechanics ,T s inghua University ,Beij ing 100084,China )Abstract :T he ins tantaneous char acteristics of gas -solid tw o-phase jet flow w as inves tigated experimen tally with a 10-mm-diameter jet using particle imaging velocimetry (PIV)technology.S mall (ab ou t1 m diameter)and large (about 100 m)par ticles w ere mixed into the gas flow.Each im age recorded by the CCD w as then separated into tw o images ,one image contain ing ju st the large particles and one im age with just small particles.Th us,the PIV s ystem sim ultan eous ly measu red the instantaneous velocity fields in both the gas an d solid ph as es ,the concentration dis tr ibutions of the solid phase,and th e par ticle dis tributions.Resu lts show th at gas -solid tw o-p has e flow can be effectively measured b y PIV techn ology.Key words :par ticleimagin gvelocimetry(PIV);gas -solidtwo-ph as e free jet flow ;velocity field;concentration distribu tion 在工程中,带有固体粒子的气固两相射流有着广泛的应用,如空气清新器、火箭燃烧喷出的射流、在燃烧器中喷入锅炉的煤粉等,其分散度会直接影响燃烧反应的效率。
气固两相流速度及质量流量的静电测量法研究
气固两相流速度及质量流量的静电测量法研究本文旨在探讨静电测量法在气固两相流速度及质量流量的测量方面的应用。
以气固两相流动作为研究对象，首先介绍了静电测量法的基本原理及基本原理，以及静电测量法在气固两相流速度和质量流量测量中的特定情况。
然后，重点阐述了静电测量法在气固两相流速度及质量流量测量的优势，并结合实际情况，阐明了静电测量法的应用技术和精度。
最后，针对存在的不足，提出了未来的发展方向。
静电测量法是一种求解气体的流动特性和流体的质量流量的常用方法，可用于探测气固两相流动中的速度和质量流量。
静电测量法试图通过传感器感知流体中的电子，来检测气固两相流速度和质量流量。
当电子在流体中流动时，会产生静电电压，这种静电电压可以用传感器检测，从而得到相应的流量和速度信息。
在应用于气固两相流速度和质量流量测量时，静电测量法有以下几种特点：（1）操作简单，测量过程无需使用外部污染物或有毒物质，只需要用传感器简单的测量即可；（2）测量过程无时延，不受气体粒子大小和流体浓度的影响；（3）测量精度高，能够准确的检测气固两相流速度和质量流量；（4）测量范围广，可以在气体、液体、和固体流体中测量。
在使用静电测量法测量气固两相流速度和质量流量时，首先要设计静电测量系统，其中传感器是最重要的，它需要考虑流体的特性和温度，以便准确的测量流体的质量流量和速度。
在测量过程中，可以通过实验参数来检测流体中的电子，从而得到正确的流量数据。
设计完成后，需要对测量系统进行校准，以确保其精度和准确性。
在实践中，静电测量法在气固两相流速度及质量流量测量方面也有一定的局限性。
其中，由于流体中存在静电参数，它们会影响测量精度，因此，在静电测量法测量气固两相流速度及质量流量时，需要进行一些特殊的处理，以确保测量的精度。
总的来说，静电测量法在气固两相流速度及质量流量测量方面具有许多优势，可以用于实时的准确的测量。
随着研究的深入，静电测量法在气固两相流速度及质量流量测量方面还存在一些不足，例如，在低速流动环境中，测量数据可能会受到流体粒子大小和流体静电参数的影响，在这种情况下，静电测量法可能会出现偏差。
流固两相流中固相参数测量方法研究的开题报告
流固两相流中固相参数测量方法研究的开题报告标题：流固两相流中固相参数测量方法研究研究背景：流固两相流是指液体中含有固体颗粒物质的流体状态，如沙水混合流、煤泥水混合流等。
流固两相流在工业生产中广泛存在，具有重要的工程应用。
在流固两相流传热、传质、传动过程中，固相参数（如颗粒浓度、粒径分布等）的测量对于流固两相流的研究和工程应用有着重要的作用。
当前常用的固相参数测量方法有离线样品分析法、激光光散射法和微波共振法等，这些方法虽然已经很成熟，但存在着不同程度的缺陷。
因此，需要探索更加有效和准确的固相参数测量方法。
研究内容：本文旨在探究流固两相流中固相参数的测量方法。
具体研究内容包括：1. 基于离线样品分析法、激光光散射法和微波共振法的相关理论和应用研究，分析各方法的优缺点和适用范围。
2. 针对目前常用方法存在的问题和局限性，探索设计一种新型的固相参数测量方法，比较其与常用方法的差异。
3. 利用实验室建立的流固两相流实验系统进行实验研究，通过对比不同方法得到固相参数测量结果的偏差和误差。
4. 对比不同方法的各自优劣，分析新型测量方法的实际应用价值和前景。
研究意义：本文研究的流固两相流中固相参数测量方法，对于加深对流固两相流在传热、传质、传动等方面的理解，优化工业生产过程，提高工业生产效率和品质，有着重要的实际应用价值和科学研究意义。
研究方法：1. 文献综述法：对现有固相参数测量方法的文献资料进行综述，分析各方法的优劣。
2. 系统设计法：根据文献资料，设计一种新型的固相参数测量方法。
3. 数值计算法：利用数学模型对流固两相流的特性进行描述和计算。
4. 实验研究法：利用实验室建立的流固两相流实验系统进行实验研究，比较不同方法下的固相参数测量结果。
预期成果：1. 对现有流固两相流中固相参数测量方法进行了系统的综述和分析，找到方法存在的问题和改进措施，为后续研究提供了理论支撑和参考。
2. 设计一种新型的固相参数测量方法，在实验验证中取得更加准确的固相参数数据，解决了常用方法存在的问题，提高了固相参数数据的可靠性和精度。
气固两相自由射流中颗粒相粒度,浓度和速度测量装置
气固两相自由射流中颗粒相粒度,浓度和速度测量装置
盛德仁;朱伊杰
【期刊名称】《激光技术》
【年(卷),期】1998(022)002
【摘要】为对喷嘴出口内径为４２ｍｍ的气固两相自由射流进行实时测量，研制成一台颗粒粒度、浓度和速度的测量装置。
论述了根据Ｍｉｅ散射理论的渡越时间测量技术进行颗粒粒度和平均速度测量和基本原理，对粒径范围在１０￣１０５μｍ氧化铝粉末进行了一系列试验，所得结果进行了分析讨论。
【总页数】5页(P80-84)
【作者】盛德仁;朱伊杰
【作者单位】浙江大学能源系;浙江大学能源系
【正文语种】中文
【中图分类】TH744.506
【相关文献】
1.气固两相自由射流颗粒弥散实验研究综述 [J], 邢春礼;费颖;韩俊;吴少华;秦裕琨
2.光角散射法测量气固两相自由射流中颗粒运动的速度 [J], 朱伊杰;叶剑飞
3.气─固两相流微粒浓度、速度的光电测量法影响因素分析 [J], 陈元迪;温龙
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, 引
言
节到合理参数的重要手段 ( 由于气固两 相 流 的 复 杂 性’ 一次风风速及煤粉浓 度的测量并非易事 ( 许多研究者对气固两相流中颗粒
* / 如 梯 度 相 关 法. 电容 浓 度 测 量 提 出 了 许 多 方 法’ # ’ 0 / % / 1 / 2 ’ + / 3 / 法. 激 光 法. 传 热 法. 热 平 衡 法. 微 波 法. 辐 4 / * $ 5* 0 / 压降法 . 等等 ( 由于种种原因能成熟可靠地 射法 . -
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本文于 # $ $ *年 +月收到 (
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露于煤粉气流中 ! 难免存在磨损问题 ! 同时温度变化要 测量具有一定延迟 " 压降法是根据两 滞后于浓度变化 ! 相流压降与颗粒浓度具有确定的线性关系! 先测量压 再计算出浓度值的方法 " 大多数研究者采用压降法 降! 时往往要同时测量管道中纯空气流速和两相流压降才 能得到颗粒浓度 ! 但在送粉管线上 ! 特别是采用直吹式 系统! 不额外增加 阻 力 件! 如 文 丘 利 管 时! 纯空气流速 很难测量 " 为此 ! 本文提出了一种利用现有送粉管道 ! 在同一管线上选择送粉特性有差异的两段管道! 测量 其压降 ! 联立得到管中风速和煤粉浓度 " 此法的优点在 于不破坏原有管道阻力特性 ! 属非接触式测量 # 即在原 管壁上只开静压测孔引出 静 压 即 可! 而没有测量元件 直接插入流体中干扰流动或测量元件受流体冲刷被磨 损问题 $ 并可同时测出风速和浓度 " 本文给出测量方 ! 并分析管段的选取对测量结果的影响 ! 介绍 法的原理 ! 试验和在线测量系统并进行试验 " 当然这种方法也适 合其它粉体的 # 低浓度 $ 气力输送场合 " 式中 式中
5
/ 7 8@@ 管道的长度和内径 # B$ 对稀相流 ! 颗粒浓度 # 固气质量流量比 $ * + = 9 : D 9 : 9 ’ ’ ’ ’ ’ + E +F : D 9 : 9 9 ) ) ) ) ) D@@ 管道流通截面积 @@ 固气速度比 F / @@ 系数 < < 0 2 +F < 0 6 > ’ ’ +F < 2 6 > ) ) 所以两相流总压降可表示 * 9 ) 4 ) 4 79 # ,< # ,< $ ,> $ : = : = 0 ) 2 ) ) 84 4 9 ) 4 # ,< $ +> E : = ) 4 @@ 纯空气产生的总阻力系数 > +6 > ) 浓度修正系数 * 7 $ # ,< 6 > < 0 ) 2 ) > 8 对稀相 <值 包 括 了 输 粉 中 不 易 确 定 的 众 多 复 杂 因 素 ! 均匀流 ! 锅炉中煤粉输送即属这种 情 况 <值是固定的 ! + < 7 ,> ) 8
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9 ) 4 # ,< $ : = ) 2 4 / @@ 空气和颗粒引起的沿程摩擦系数 6 6 ) ’ / @@ 空气和颗粒引起的局部摩擦系数 > > ) ’ +> ) / @@ 空气密度和颗粒的视在密度 # A 9 9 < 3 B$ ) ’ / @@ 空气和颗粒的平均流动速度 # $ : BA C : ) ’
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图式做的计算等压线相交 / 4是 两 段 管 根 据 # Q $ 交点为所得的解 " 图 -中系数是由两段假设管根 情况 !
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据 阻力系数公式计算得到的 "从图 4中可看出 ! 当管 4 的 <从 ; 即两管的 <值较接近时 ! I 5 ; 5下降到 I ?时 ! 两管的等压线斜率也更接近 ! 交点变得不很明确 ! 给测 # ? $
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应用到工程中的并不多 ( 在锅炉燃烧系统中热平衡法 和压降法具有现实的应用潜力 ( 热平衡法是利用风粉 适合于混合 混合前后热量守恒确定气流中煤粉浓度’ 前风温较高的热风送粉系 统’ 即混合前后温差能较大 而不适于乏气送粉 " 风温一般小 才能提高测量分辨率 ’ 于3 和直吹式系统 ’ 并且此法是要把测温探头暴 $ 6&
在大型火电 厂 中’ 锅炉燃料的煤粉通过气力输送 方式由多根管道送至炉膛壁面布置的多支燃烧喷口’ 并喷入炉膛燃烧 ( 煤粉的气力输送是典型的气固两相 流’ 通常 ’ 煤粉与输粉空气的混合物称为一次风 ( 显然 ’ 各支送粉管中一次风风速和煤粉浓度大小及均匀性直 接影响锅炉燃烧的稳定性 可靠性和经济性 ( 目前锅炉 燃烧不稳 火焰 运行中存在炉内空气动力场组织不好 偏斜局部结焦高 温 腐 蚀燃烧效率下降以及送粉管 道堵管引起的送粉不连续均匀与一次风速粉量不合适 和不均匀有很大关系 ( 因此 ’ 对一次风风速和煤粉浓度
& ’ ( +6 )
% 测量原理
根据两相流理论! 两相流压降 & 由纯空气流动 ’ ( 阻力 & 与输送颗粒的附加流动阻力 组成 ! 即* ’ & ’ ) ’ ,& # $ ’ ’ & ’ (+& ) ’ 其中 & 包括空气加速损失 & 沿程阻力损失 / ’ ’ ) . ) 垂直管中空气重量引起的压损 & 和空气局部阻 / & ’ ’ 0 ) 1 ) 而 除包括这些损失外 还有颗粒在空 力 损失 & " & ! ’ ’ 2 ) ’ 可写为 * 气中的悬浮压头损失 & "式# $ ’ 3 ’ ,& ,& ,& $ , & ’ ’ ’ ’ & ’ (+# . ) 0 ) 1 ) 2 ) # ,& ,& ,& ,& $ & ’ ’ ’ ’ ’ . ’ 0 ’ 1 ’ 2 ’ 3 ’ +# ,& $ ,# ,& $ , & ’ ’ & ’ ’ . ) . ’ 0 ) 0 ’ ,& $ ,# ,& $ ,& # ’ & ’ ’ ’ & ’ 1 ) 1 ’ 2 ) 2 ’ 3 ’ +& ,& ,& ,& ,& # 4 $ ’ ’ ’ ’ ’ . 0 1 2 3 ’ 对充分发展的稳定流 ! 不考虑加速损失 & "对于 ’ . 水平管 ! 可忽略 同时忽略 在送粉风速下 于 ! # $ " & ’ & ’ 1 3 ’ 是* ,& ’ ’ & ’ (+& 0 2
量 带来误差 ! 测量分辨率下降 " 若< 即使 > +< # R> $ ! 4 4
第 +期
管道内气固两相流颗粒浓度和风速测量方法的试验研究
+ 3
则两管的等压线会重合 ! 这样就得不出解 " 因此 ! 所取 的两段管道的压降对煤粉浓度的依赖关系必须不同! 且差异越大越好 " 在火电厂中 ! 由于输粉管路较长 ! 可 取 #值 差 异 较 大 的 一 水 平 直 管 和 一 水 平 弯 管 ! 取压点 由于输粉速度较高和颗粒 可灵活布置在管道壁面上! 浓度较低 ! 管截面上颗粒分布会较均匀 ! 取压可做到较 这样通过事先标定系数 $ 和 #就 可 确 定 出 风 速 准确! 和煤粉浓度 " 在现场对于现有的系统 ! 测量管道的压力 标定 $ 较简单 ! 管道中送入 测点装好后就可进行标定 " 由压力测点测出的压差和在标定孔 % 电厂送粉管 空气 ! 用速度探针测出管中气流流速后由式 道都设有此孔& 即可得到 $ 因此时 ( 待管道 % ’ & % )* & " 标定 #较麻烦 ! 中送入含粉气流! 由压力测点测出的两相压差和在标 最常用的粉尘浓度测量仪器 & 测 定孔用等速取样装置 % 出颗粒浓度后由式 % 和前面得到的 $ 即可算出 # ’ & "下 面结合实验看标定过程 "