颗粒撞击壁面行为及影响因素的实验研究
发布时间：2021-04-05 12:51
颗粒撞击壁面的行为研究对建立准确的壁面颗粒反弹模型以及分离器性能预测十分重要。为此,本文搭建了颗粒撞击壁面的机理实验装置,利用高速摄像及图片处理技术获得了颗粒反弹的基础数据,分析了球形度及壁面材料对颗粒撞击行为的影响。结果表明:球形颗粒的恢复系数高于非球形颗粒,撞击有机玻璃壁面的恢复系数高于碳钢壁面;球形颗粒的摩擦系数低于非球形颗粒,而两种壁面材料对摩擦系数影响较小。
【文章来源】：工程热物理学报. 2019,40(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１实验装置简图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??
４??３６．４??０．６８??１￣７?非球形??８￣１１?非球形??１２？１５?球形??３．２摩擦系数??在平行壁面方向上，模型的关键系数为摩擦系??数／?１１（５１?（假定碰撞为滑移类型）：??ｒ?＿?＼ｖ２ｘ?－?Ｖｌｘ＼?（２、??Ｊ?￣?（ｌ?＋?ｋ）ｖｌｙ?Ｕ??通过此式可以在已知的情况下求解出??Ｖ２ｘ－??观察摩擦系数的结果（图５），摩擦系数／随撞??击角的增大而减校在壁面材料相同（碳钢）时，非??球形颗粒的摩擦系数高于球形颗粒；对于同一种非??根据图４的特性，假定小撞击角下Ａ；与ａｉ为??二次函数关系，大撞击角下Ａ：为定值，对Ａ：进行拟??合，可得到关系式：??，Ｉ?，?Ｉ?ｊ?Ａｘ?（ｄｅｇ?ａｉ－＾ｆ＋Ｃ?ａｉ＾Ｐ?．．??ｋ＝＼ｖ２ｙ／ｖｌｙ＼＝＾〇?（１）??拟合结果如表２所示。??表２恢复系数模型拟合参数??Ｔａｂｌｅ?２?Ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ??ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ??编耳?颗粒形状?ｍｍ?ａＴＩＦ３?ｐ?ｃ￣??Ｗａｌｌ?／／／／／／／??图３入射、反弹速度与角度示意图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐａｃｔ／ｒｅｂｏｕｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ?ａｎｄ?ａｎｇｌｅｓ??由于一组工况下颗粒的入射速率、角度与气流??的速率、角度并不相等，须在所有工况的数据基础??上，按图像上测得的实际颗粒速度和角度进行分组。??分组的方法是将速度或角度圆整到最小分组的倍数，??例如将颗粒碰撞前速度在４．５？７．５?ｍ／ｓ范围内的数??据划分至碰撞速度为６?ｍ／ｓ的一组进行统计，将颗??粒碰撞前与壁面夹角在３５°？４５°范围内的数据划分??
同一种非??根据图４的特性，假定小撞击角下Ａ；与ａｉ为??二次函数关系，大撞击角下Ａ：为定值，对Ａ：进行拟??合，可得到关系式：??，Ｉ?，?Ｉ?ｊ?Ａｘ?（ｄｅｇ?ａｉ－＾ｆ＋Ｃ?ａｉ＾Ｐ?．．??ｋ＝＼ｖ２ｙ／ｖｌｙ＼＝＾〇?（１）??拟合结果如表２所示。??表２恢复系数模型拟合参数??Ｔａｂｌｅ?２?Ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ??ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ??编耳?颗粒形状?ｍｍ?ａＴＩＦ３?ｐ?ｃ￣??Ｗａｌｌ?／／／／／／／??图３入射、反弹速度与角度示意图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐａｃｔ／ｒｅｂｏｕｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ?ａｎｄ?ａｎｇｌｅｓ??由于一组工况下颗粒的入射速率、角度与气流??的速率、角度并不相等，须在所有工况的数据基础??上，按图像上测得的实际颗粒速度和角度进行分组。??分组的方法是将速度或角度圆整到最小分组的倍数，??例如将颗粒碰撞前速度在４．５？７．５?ｍ／ｓ范围内的数??据划分至碰撞速度为６?ｍ／ｓ的一组进行统计，将颗??粒碰撞前与壁面夹角在３５°？４５°范围内的数据划分??至碰撞角为４０°的一组进行统计。本文的研究目标??不包括撞击速度的影响，因此所有工况的速度仅选??择６?ｍ／Ｓ?—组。工况８？１５虽然仅进行了入射角度??为１０°，?３０°，?５０°，?７０。的实验，但图像上测得的撞击??角从１０。到７０°均有分布，因此仍划分为１０°，?２〇°，??３０。，４０。，５０。，６０。，７０。七组。??３实验结果??３．１恢复系数??本文在实验结果处理中采用包含恢复系数、摩??擦系数的模型。在垂直壁面的方向上，借助恢复系??数ｆｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]惯性粒子分离器清除流道PIV测量与分析[J]. 王彤,孙亮亮,邵昱昌. 航空学报. 2016(10)
硕士论文
[1]惯性分离器小尺度颗粒气固流动的实验研究和数值模拟[D]. 许峰.上海交通大学 2010
本文编号：3119665
【文章来源】：工程热物理学报. 2019,40(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１实验装置简图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??
４??３６．４??０．６８??１￣７?非球形??８￣１１?非球形??１２？１５?球形??３．２摩擦系数??在平行壁面方向上，模型的关键系数为摩擦系??数／?１１（５１?（假定碰撞为滑移类型）：??ｒ?＿?＼ｖ２ｘ?－?Ｖｌｘ＼?（２、??Ｊ?￣?（ｌ?＋?ｋ）ｖｌｙ?Ｕ??通过此式可以在已知的情况下求解出??Ｖ２ｘ－??观察摩擦系数的结果（图５），摩擦系数／随撞??击角的增大而减校在壁面材料相同（碳钢）时，非??球形颗粒的摩擦系数高于球形颗粒；对于同一种非??根据图４的特性，假定小撞击角下Ａ；与ａｉ为??二次函数关系，大撞击角下Ａ：为定值，对Ａ：进行拟??合，可得到关系式：??，Ｉ?，?Ｉ?ｊ?Ａｘ?（ｄｅｇ?ａｉ－＾ｆ＋Ｃ?ａｉ＾Ｐ?．．??ｋ＝＼ｖ２ｙ／ｖｌｙ＼＝＾〇?（１）??拟合结果如表２所示。??表２恢复系数模型拟合参数??Ｔａｂｌｅ?２?Ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ??ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ??编耳?颗粒形状?ｍｍ?ａＴＩＦ３?ｐ?ｃ￣??Ｗａｌｌ?／／／／／／／??图３入射、反弹速度与角度示意图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐａｃｔ／ｒｅｂｏｕｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ?ａｎｄ?ａｎｇｌｅｓ??由于一组工况下颗粒的入射速率、角度与气流??的速率、角度并不相等，须在所有工况的数据基础??上，按图像上测得的实际颗粒速度和角度进行分组。??分组的方法是将速度或角度圆整到最小分组的倍数，??例如将颗粒碰撞前速度在４．５？７．５?ｍ／ｓ范围内的数??据划分至碰撞速度为６?ｍ／ｓ的一组进行统计，将颗??粒碰撞前与壁面夹角在３５°？４５°范围内的数据划分??
同一种非??根据图４的特性，假定小撞击角下Ａ；与ａｉ为??二次函数关系，大撞击角下Ａ：为定值，对Ａ：进行拟??合，可得到关系式：??，Ｉ?，?Ｉ?ｊ?Ａｘ?（ｄｅｇ?ａｉ－＾ｆ＋Ｃ?ａｉ＾Ｐ?．．??ｋ＝＼ｖ２ｙ／ｖｌｙ＼＝＾〇?（１）??拟合结果如表２所示。??表２恢复系数模型拟合参数??Ｔａｂｌｅ?２?Ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ??ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ??编耳?颗粒形状?ｍｍ?ａＴＩＦ３?ｐ?ｃ￣??Ｗａｌｌ?／／／／／／／??图３入射、反弹速度与角度示意图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐａｃｔ／ｒｅｂｏｕｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ?ａｎｄ?ａｎｇｌｅｓ??由于一组工况下颗粒的入射速率、角度与气流??的速率、角度并不相等，须在所有工况的数据基础??上，按图像上测得的实际颗粒速度和角度进行分组。??分组的方法是将速度或角度圆整到最小分组的倍数，??例如将颗粒碰撞前速度在４．５？７．５?ｍ／ｓ范围内的数??据划分至碰撞速度为６?ｍ／ｓ的一组进行统计，将颗??粒碰撞前与壁面夹角在３５°？４５°范围内的数据划分??至碰撞角为４０°的一组进行统计。本文的研究目标??不包括撞击速度的影响，因此所有工况的速度仅选??择６?ｍ／Ｓ?—组。工况８？１５虽然仅进行了入射角度??为１０°，?３０°，?５０°，?７０。的实验，但图像上测得的撞击??角从１０。到７０°均有分布，因此仍划分为１０°，?２〇°，??３０。，４０。，５０。，６０。，７０。七组。??３实验结果??３．１恢复系数??本文在实验结果处理中采用包含恢复系数、摩??擦系数的模型。在垂直壁面的方向上，借助恢复系??数ｆｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]惯性粒子分离器清除流道PIV测量与分析[J]. 王彤,孙亮亮,邵昱昌. 航空学报. 2016(10)
硕士论文
[1]惯性分离器小尺度颗粒气固流动的实验研究和数值模拟[D]. 许峰.上海交通大学 2010
本文编号：3119665
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