Исследование гетерогенного потока "Газ-твердые частицы"

• Автор: Вараксин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ГИДРОДИНАМИКИ

И ТЕПЛООБМЕНА ГЕТЕРОГЕННЫХ ПОТОКОВ

1Л Предмет исследования

1.2 Исследования теплообмена между гетерогенным потоком и стенкой канала

1.3 Исследования влияния частиц на гидродинамику несущей фазы

1.3 Л Теоретические работы

1.3.2 Экспериментальные исследования

1.3.3 Систематизирующие и аналитические работы
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЕТЕРОГЕННЫХ ПОТОКОВ
2.1 Метод ЛДА и его преимущества
2.2 Измерительный объем ЛДА. Доплеровский сигнал
2.3 Использование ЛДА для исследования гетерогенных потоков . Перекрестная помеха
2.4 Методы селекции сигналов. Амплитудная дискриминация
2.5 Оценка эффективности амплитудной селекции сигналов
2.6 Контроль перекрестной помехи экспериментальным путем
2.7 Методика определения координаты измерительного объема ЛДА относительно стенки
2.8 Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
3.1 Схема экспериментальной установки
3.2 Физические свойства используемых частиц и рабочий диапазон концентраций
3.3 Порядок проведения экспериментов
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧАСТИЦ НА ТЕЧЕНИЕ В
ТРУБЕ
4Л Введение
4.2 Характеристики однофазного течения
4.3 Характеристики гетерогенного течения
4.4 Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧАСТИЦ НА ТЕЧЕНИЕ В
ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
5.1 Введение
5.2 Измерения в набегающем потоке
5.3 Измерения в пограничном слое
5.4 Выводы
ГЛАВА 6. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧАСТИЦ НА ТУРБУЛЕНТНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ СКОРОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НЕСУЩЕЙ ФАЗЫ
6.1 Введение
6.2 Осредненное движение частиц
6.3 Пульсационное движение частиц
6.4 Осредненное уравнение теплообмена частиц
6.5 Уравнение пульсационного теплообмена частиц
6.6 Уравнения сохранения количества движения и пульсационной энергии энергоемкого турбулентного вихря с частицами
6.7 Влияние частиц на турбулентные пульсации скорости и температуры
несущей фазы
6.8 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ь - характерный геометрический размер течения, м ;
я - радиус трубы, м ;
£> - диаметр трубы, м ;
г - расстояние от оси трубы, м ;
У - расстояние от стенки, м ;
Р - давление, Па ;
С/ - массовый расход несущей фазы, кг/с ;
Ср - массовый расход частиц, кг/с ;
р/ - о плотность несущей фазы, кг/м ;
рр - о плотность материала частиц, кг/м ;
<1Р - диаметр частиц, м ;
<ірі - диаметр крупных частиц полидисперсного течения, м ;
сірі - диаметр мелких частиц полидисперсного течения, м ;
<599 - толщина пограничного слоя, м ;
<5* - толщина вытеснения, м;
д** - толщина потери импульса, м ;
Щ - мгновенная (актуальная) скорость несущей фазы, м/с ;
йр - мгновенная (актуальная) скорость частиц, м/с ;
ІІГЄІ - мгновенная (актуальная) относительная скорость между фазами, м/с ;
Щ - осредненная скорость несущей фазы, м/с ;
Ир - осредненная скорость частиц, м/с ;
Чгеї - осредненная относительная скорость между фазами, м/с ;
(и%/2 - пульсационная (гшб) скорость однофазного течения, м/с ;
- пульсационная (ггш) скорость несущей фазы гетерогенного течения, м/с ;
1 Хзь->| - пульсационная (пш) скорость частиц, м/с ;
(и'геіУ2 - пульсационная (пте) относительная скорость между фазами, м/с ;
ь - мгновенная (актуальная) температура несущей фазы, К;
Тр - мгновенная (актуальная) температура частиц, К;
Т/ - осредненная температура несущей фазы, К;
Тр - осредненная температура частиц, К;
(Т'})]/2 - пульсационная (гтв) температура несущей фазы, К;

Видность сигнала зависит от :
1) размера светорассеивающей частицы и ее оптических свойств;
2) поляризационных свойств и отношения интенсивностей формирующих интерференционный объем лучей ;
3)угла пересечения лучей ;
4) характеристик и положения принимающей оптики.
2.3 Использование ЛДА для исследования гетерогенных потоков. Перекрестная помеха.
ЛДА широко используются для исследования кинематических параметров однофазных потоков. Использование ЛДА для изучения структуры гетерогенных течений типа газ-твердые частицы связано с решением двух основных задач :
1) измерение скоростей частиц-трассеров микронных размеров, моделирующих движение несущей среды, в присутствии частиц дисперсной фазы ;
2) измерение скоростей частиц дисперсной фазы в присутствии частиц-трассеров.
В случае поочередного проведения измерений скоростей газовой и дисперсной фаз гетерогенного течения необходимость решения второй задачи отпадает.
Таким образом, главная проблема при проведении измерений в гетерогенных потоках - вероятность возникновения перекрестной помехи сигналов от обоих видов частиц, присутствующих в течении. Точность получаемых результатов во многом зависит от того, в какой степени можно отделить сигналы частиц-трассеров от частиц дисперсной фазы. Однако, доступные (серийно выпускаемые) ЛДА не оборудованы устройствами, позволяющими осуществлять селекцию сигналов. Тем не менее в течение последних лет ЛДА стали основным инструментом при исследовании гетерогенных течений. При проведении этих экспериментов исследователи были вынуждены разрабатывать устройства, осуществляющие дискриминацию сигналов.
Перед проведением мер по осуществлению селекции сигналов величина ожидаемой перекрестной помехи ¥ может быть оценена следующим образом :
х п п и > '
А Ар/ + Ар / >
где Ар/ - частота поступления данных от частиц-трассеров при проведении измерений в гетерогенном потоке; Ар - частота поступления данных от частиц дисперсной