基于温度场反演混合液体黏性系数及液体成分检测方法的研究

发布时间：2017-07-20 16:16

  本文关键词：基于温度场反演混合液体黏性系数及液体成分检测方法的研究

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【摘要】：混合液体热物性及成分的在线检测不仅是理论上的难题,在工程上也是一个亟待解决的问题。特别如非共沸混合工质,由于其变温特性在工业上更难实现其组分的检测。如何实现对混合工质热物性及成分检测迫在眉睫,因此本文尝试应用反问题方法根据测量的温度信息实现混合工质的组分检测问题。非共沸混合工质的组分反演研究主要分为混合工质的热物性反演和组分反演两部分。本文选取流动流体的黏性系数作为热物性的反演目标,利用实验手段容易测得模型内部某些位置的温度值,应用Levenberg-Marquardt方法反复求解传热微分方程反演得到流体混合物的黏性系数值。根据目前已有混合流体热物性参数的经验、半经验拟合公式,带入混合物的黏性系数和单质组分的黏性系数值,再次使用反问题方法求解出组分信息。实验中涉及的液体并不是都有已知的经验半经验的拟合公式,本文还对这些液体补充了计算公式,并建立了样机进行试验验证,结果表明基于传热学反问题方法反演层流流体混合物组分的理论是可行的,在合理的初始输入值下反演误差可以控制在5.56%以内。为了给出应用范围更为广范的检测方法,本文尝试了由层流向湍流流态的跨越,给出了检测湍流流体温粘系数的理论方法。实验结果证明,利用L-M方法和变物性修正后的混合长度理论以及局部温度测量信息,能够对圆管充分发展区进行对流换热的湍流流体热物性参数(黏性系数)进行有效的反演。以传热学反问题方法和传热微分方程为基础,实验测量的温度信息为原始输入数据,液体的黏性系数作为反演的目标热参数,依据热参数与组分的经验半经验公式,可以实现工业上对混合流体组分和黏性系数的检测。
【关键词】：kvenberg-Marquardt方法 黏性系数 混合工质 层流 湍流
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 前言10-17
• 1.1 本文的研究背景及意义10
• 1.2 非共沸混合制冷剂组分滑移研究现状10-12
• 1.3 传热学反问题研究方法与应用现状12-15
• 1.3.1 传热学反问题的研究方法12-13
• 1.3.2 传热学反问题的研究现状13-15
• 1.4 本文主要工作15-17
• 1.4.1 研究内容15-16
• 1.4.2 创新点16-17
• 2 黏度法求解层流流动非共沸混合工质组分的理论研究17-29
• 2.1 正问题的数学模型17-20
• 2.1.1 横圆管层流对流换热模型17-19
• 2.1.2 控制方程的离散19-20
• 2.2 动力黏度的计算模型20-21
• 2.3 实验介质黏性关联式系数的拟合及结果21-23
• 2.4 估算混合物热物性的反问题方法23-26
• 2.4.1 Levenberg-Marquardt方法23-25
• 2.4.2 Levenberg-Marquardt算法的计算过程25-26
• 2.5 液体混合物黏性系数与组分的关系26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 基于传热学反问题方法反演圆管湍流流体沮粘系数的理论29-37
• 3.1 正问题的数学模型30-31
• 3.2 控制方程的求解31-34
• 3.2.1 混合长度理论的变物性修正31-34
• 3.2.2 控制方程的离散34
• 3.3 Levenberg-Marquardt方法的使用34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 实验研究37-52
• 4.1 层流非共沸混合制冷剂组分检测的实验及结果分析37-47
• 4.1.1 实验装置37-38
• 4.1.2 混合工质回收再生样机38-39
• 4.1.3 实验准备39-40
• 4.1.3.1 实验样品39
• 4.1.3.2 实验条件39
• 4.1.3.3 实验样品黏性系数拟合结果39-40
• 4.1.4 实验结果及分析40-43
• 4.1.5 初始输入热物性参数值的影响43-45
• 4.1.6 测量误差的影响45-46
• 4.1.7 小结46-47
• 4.2 湍流流体黏性系数检测的实验与结果分析47-51
• 4.2.1 实验装置47
• 4.2.2 实验结果及分析47-50
• 4.2.3 本节小结50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 结论与展望52-54
• 5.1 本文主要结论52-53
• 5.2 展望53-54
• 参考文献54-58
• 主要符号表58-60
• 致谢60
• 个人简历60
• 发表的学术论文60

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