Экспериментальное исследование структуры турбулентных двухфазных потоков с высокой концентрацией дисперсной фазы

• Автор: Евсеев, Алексей Романович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 299 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ ТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ С ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ. ДИАГНОСТИКА ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ
1.1 Основные режимы течения двухфазных потоков с высокой концентрацией дисперсной фазы

1.2 Классификация и основные характеристики двухфазных потоков

1.3 Основы математического моделирования турбулентных двухфазных потоков с высокой концентрацией дисперсной фазы
1.4 Экспериментальная диагностика двухфазных потоков с высокой концентрацией дисперсной фазы Результаты Главы 1

Список использованных источников в Главе 1

Рисунки к Главе 1

Глава 2. РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ С ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗОЙ
2.1 Разработка методики измерения локальных характеристик турбулентного фильтрационного потока с помощью метода 97 оптической однородности и ЛДА «ЛАДО-2»
2.2 Разработка методики измерения локальных характеристик в кипящем и циркулирующем кипящем слое с помощью волоконно- 102 оптических датчиков
2.2.1 Волоконные световоды
2.2.2 Разработка методики измерения концентрации пузырей в кипящем слое с помощью двухволоконного датчика отражательного 104 типа
2.2.3 Разработка методики измерения скорости и концентрации частиц в кипящем и циркулирующем кипящем слое с помощью лазерного доплеровского трехволоконного анемометра дифференциального типа
2.2.4 Калибровочные измерения скорости и концентрации частиц с помощью волоконно-оптического датчика ЛДВА-3 с
ячейкой Брэгга
2.3 Разработка методики измерения скорости и концентрации газовой фазы в газожидкостных потоках с помощью одноволоконного ЛДА
2.3.1 Принцип действия и тестовые измерения скорости
всплытия пузырьков с применением двух методов: одноволоконным
датчиком ЛДВА-1 и стандартным ЛДА
2.3.2 Тестовые измерения скорости движения межфазных

границ в вертикальной трубе с помощью двух методов: датчиком ЛДВА-1 и методом двух экспозиций
2.3.3 Тестовые измерения концентрации газовой фазы в газожидкостном потоке в вертикальной трубе двумя методами:
датчиком ЛДВА-1 и датчиком электропроводности
2.4 Разработка методики измерения толщины пленки жидкости с помощью ЛДВ А-1 и модифицированного двухволоконного датчика
2.4.1 Статические, угловые и динамические калибровки двухволоконного модифицированного датчика
2.4.2 Применение двухволоконного модифицированного датчика для измерения толщины пленки жидкости внутри 126 дистилляционной колонны
2.5 Трубка технического зрения (эндоскоп) для визуальных исследований и измерений двухфазных потоков с высокой 129 концентрацией дисперсной фазы
Результаты Главы 2
Список использованных источников в Главе 2
Рисунки к Главе 2
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО РЕЖИМА ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ В 151 РЕГУЛЯРНЫХ УПАКОВКАХ ШАРОВ
3.1 Обзор предыдущих исследований
3.2 Экспериментальное исследование турбулентных характеристик фильтрационного потока в кубической упаковке шаров
3.3 Исследование турбулентных характеристик фильтрационного потока в пристенной кубической ячейке
3.4 Экспериментальное исследование турбулентных характеристик фильтрационного потока в октаэдрической шаровой ячейке Результаты Главы 3
Список использованных источников в Главе 3
Рисунки к Главе 3
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
В 20 И ЗБ АППАРАТАХ КИПЯЩЕГО И ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО КИПЯЩЕГО СЛОЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ
4.1 Введение. Преимущества и недостатки технологий кипящего и циркулирующего кипящего слоя
4.2 Исследование распределения концентрации пузырей в 20 и 30 аппаратах с кипящим слоем
4.3 Измерение характеристик скорости движения дисперсной фазы на оси в 30 аппарате с кипящим слоем
4.4 Комплексные исследования потоков «газ - твердые частицы» в крупномасштабном аппарате ЦКС ВТИ
4.5. Измерение профилей скорости и концентрации частиц в

крупномасштабном аппарате с циркулирующим кипящим слоем
4.6. Особенности пристенной гидродинамики и теплообмена в ЦКС Результаты Главы
Список использованных источников в Главе 4 Рисунки к Главе
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ГРАВИТАЦИОННОЙ СТРУИ ПЕСКА, ВЫТЕКАЮЩЕЙ ИЗ КОНУСА В НЕПОДВИЖНЫЙ ВОЗДУХ
5.1 Введение
5.2 Экспериментальная установка и методика измерений скорости и концентрации частиц песка в гравитационной струе с помощью ЛДА
5.3 Исследование распределений средних, пульсационных и спектральных характеристик движения частиц песка в гравитационной струе, вытекающей из конуса
Результаты Главы
Список использованных источников в Главе 5 Рисунки к Главе
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОГО ТРЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ И ЕГО СВЯЗИ С ПРОФИЛЕМ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА
6.1 Обзор предыдущих исследований
6.2 Влияние газонасыщения на снижение локального трения и пульсационного давления в турбулентном пограничном слое на пластине
6.3 Снижение трения при газонасыщении турбулентного потока в трубе. Измерение профилей скорости жидкости и концентрации газовой фазы
6.4 Экспериментальное исследование влияния гравитационной ориентации стенки на снижение турбулентного трения при газонасыщении пограничного слоя во входном участке канала
6.4.1 Снижение турбулентного трения с помощью газонасыщении пограничного слоя на верхней и нижней стенках канала
6.4.2 Профили концентрации газа в турбулентном пограничном слое с газонасыщением на верхней и нижней стенках канала
6.5 О механизмах снижения турбулентного трения при газонасыщении пограничного слоя
Результаты Главы
Список использованных источников в Главе
Рисунки к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

274 280

величина коэффициента сопротивления частицы отклоняется от закона Стокса в сторону больших значений, а время релаксации частицы, напротив, снижается. Для учета этого обстоятельства вводят поправочную функцию С = С (Rep):
( 1 + Re^3/6 при Rep ^ 103 | 0,11 Rep/6 при Rep > 103.
Необходимо отметить, что стандартная кривая описывает
сопротивление одиночных гладких сферических частиц при их равномерном движении в ламинарном потоке жидкости (газа). Вопросы учета влияния несферичности частиц, состояния их поверхности, степени турбулентности потока, концентрационной и геометрической стесненности движения и других возможных факторов на сопротивление дисперсной фазы рассмотрены в [31, 54].
Сила тяжести. Наряду с силой аэродинамического сопротивления является одним из важнейших силовых факторов, определяющих динамику частиц. Выражение для силы тяжести имеет вид:

Р*=Р»~(Г8 (!-23)
Влияние силы тяжести на движение частиц будет значительным и ее учет необходим в случае, когда скорость витания частиц и скорость потока, в котором они взвешены, являются величинами одного порядка.
Сила Сэфмена. Причина возникновения — неоднородность профиля скорости несущего газа. Разница относительных скоростей обтекания частицы с различных сторон приводит к возникновению перепада давлений.