稠密气固射流喷嘴内不稳定模式研究
发布时间：2021-10-13 01:36
稠密气固射流是煤气化的关键科学问题,对于气化炉的效率及稳定运行具有至关重要的参考价值。论文使用高速摄像仪对加压条件下喷嘴内稠密气固射流进行可视化研究,采用PV6D颗粒速度测量仪和微型压力传感器分别测量喷嘴出口射流速度和喷嘴内压力脉动,并对喷嘴内气固射流进行CPFD模拟,研究了喷嘴内气固射流流动模式及稳定性,并提出了调控原理和手段,主要内容如下:（1）利用高速摄像仪对平面喷嘴内稠密气固射流不稳定模式进行了实验研究,考察料仓压力（P）、颗粒粒径（Dp）以及喷嘴结构参数对射流不稳定模式的影响。结果表明:对于颗粒粒径为78 μm的气固射流,当料仓压力大于0.02 MPa时,喷嘴内稠密气固射流出现气泡型不稳定流动模式;随着颗粒粒径的增大,气固射流固含率降低,从气泡模式转变为颗粒团不稳定流动模式;气泡和颗粒团产生频率在100-600Hz范围内,随料仓压力的增大而增大;改变喷嘴收缩角对射流流动模式影响不大。利用微型压力传感器对喷嘴直管内不同位置压力进行测量,结果表明,喷嘴内平均压力随流动距离的增大而减小,气固射流中气泡及颗粒团导致瞬时压力产生脉动。（2）对稠密气固射流在圆喷嘴内的不稳定模式进行了探究...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２不同颗粒内聚力时颗粒团聚现象??
第４页?华东理工大学硕士学位论文??ｆ?１?Ｉ??ｊ??ｒ??：??（ａ）喷嘴出口?〇３）广２５?ｃｍ?（ｃ）ｙ＝７５?ｃｍ??图２．１距喷嘴出口不同位置〇０颗粒团聚现象??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｃｌｕｓｔｅｒｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ｎｏｚｚｌｅ?ｏｕｔｌｅｔ?（ｙ）??Ｒｏｙｅｉ？等［１６］利用高速摄像仪研究了自由下落颗粒射流中的颗粒团形成过程。发现颗??粒团主要是由于颗粒微小的纳米牛顿内聚力导致的，这种内聚力主要是由范德华相互作??用和液桥力造成的。作者通过改变颗粒表面特性改变内聚力，进而控制颗粒团的生成，??如图２．２所示，并进一步测量了颗粒内聚力的大校随后和Ｕｌｒｉｃｈ等岡??分别采用不同的模拟方法对颗粒团形成过程进行了数值模拟，模拟与实验结果一致。??Ｍ??：：ｉ?ｉｒｉｉ??（ａ）?０）?（ｃ）?（ｄ）??图２．２不同颗粒内聚力时颗粒团聚现象??Ｆｉｇ．?２．２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｃｌｕｓｔｅｒｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｈｅｓｉｏｎ??Ｐｒａｄｏ等［１９１关注了颗粒射流的可压缩性现象，并通过系统的实验发现其与喷嘴出口??直径Ｗ）和颗粒粒径（Ａ０的比值有关，颗粒射流由可压缩到不可压缩的转变临界比值??为１５。图２．３为改变颗粒粒径时颗粒射流形态，其中喷嘴出口直径为５．３?ｍｍ，可以发??现，当ｃ／／￡）ｐ＞１５时，颗粒射流流动过程中收缩变窄，作者认为此时颗粒射流不可压缩；??而当时，颗粒射流不收缩，并且随着颗粒粒径的增大，颗粒射流向外发散，此??时颗粒射流可压缩。??
华东理工大学硕士学位论文?第须??疆??ｉｂｉ／＞ｒ?＜１：?ｊｉｍ?（〇／；?３３７?Ｍｒｎ?（ｄ）／Ｖ?２４＜ｉ?＞ｕｎ?（〇／＞，．??图２．３不同颗粒粒径时颗粒射流可压缩性??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｊｅｔｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅｓ??Ｒａａｆａｔ等Ｗ对重力作用下竖直管内颗粒流进行了研宄，发现当颗粒流速适当，管道??内径（￡＞）与颗粒粒径（ｃ／）的比值６￡￡＞／也３０时，管道内颗粒流会形成栓塞结构。Ｏｓａｍｕ??等Ｐｉ］对重力作用下垂直管内颗粒流密度波现象进行了研宄，作者发现通过减小管内空气??流速或增加颗粒流速，颗粒流会由稳定状态转变为密度波的不稳定流动状态，这是由空??气和颗粒间速度差引起的。Ｂｅｒｔｈｏ等通过实验研宄了小内径竖直玻璃管内颗粒流的??动力学特性，测量了颗粒流中压力分布、空气和和颗粒流速以及颗粒固含率等参数，研??宄发现通过改变颗粒流速和管出口大小可以用来调控颗粒流动模式，分别为稳定流状态、??气泡－颗粒团的密度波状态以及振荡波状态，如图２．４所示。随后Ｂｅｃｃｏ等通过实验以??及模拟探讨了空气在密度波状态中的作用。??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ??Ｃａｐａｃ＾ｇｌ?Ｖ－．?Ｉ??Ｅ—?ｖｌ?Ｔ＾：Ｍ＊Ｂｕｂｂｌｃ??ｔｕｂｅ?’一＊?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?？？？，?１??ｆｌ｜?ｓｅｎｓｏｒｓ??ｓｅ?｜＾Ａ，ｕ＾ｅ?Ｔ?Ｖ?，ｖ?ｉ￣ｒｍ??．．．ｕ?Ｉ，??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图２．４?（ａ）重力作用下颗粒流实验装置；（ｂ）自由落体示意图；（ｃ）密度波状态示意图??
本文编号：3433707
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２不同颗粒内聚力时颗粒团聚现象??
第４页?华东理工大学硕士学位论文??ｆ?１?Ｉ??ｊ??ｒ??：??（ａ）喷嘴出口?〇３）广２５?ｃｍ?（ｃ）ｙ＝７５?ｃｍ??图２．１距喷嘴出口不同位置〇０颗粒团聚现象??Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｃｌｕｓｔｅｒｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ｎｏｚｚｌｅ?ｏｕｔｌｅｔ?（ｙ）??Ｒｏｙｅｉ？等［１６］利用高速摄像仪研究了自由下落颗粒射流中的颗粒团形成过程。发现颗??粒团主要是由于颗粒微小的纳米牛顿内聚力导致的，这种内聚力主要是由范德华相互作??用和液桥力造成的。作者通过改变颗粒表面特性改变内聚力，进而控制颗粒团的生成，??如图２．２所示，并进一步测量了颗粒内聚力的大校随后和Ｕｌｒｉｃｈ等岡??分别采用不同的模拟方法对颗粒团形成过程进行了数值模拟，模拟与实验结果一致。??Ｍ??：：ｉ?ｉｒｉｉ??（ａ）?０）?（ｃ）?（ｄ）??图２．２不同颗粒内聚力时颗粒团聚现象??Ｆｉｇ．?２．２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｃｌｕｓｔｅｒｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｈｅｓｉｏｎ??Ｐｒａｄｏ等［１９１关注了颗粒射流的可压缩性现象，并通过系统的实验发现其与喷嘴出口??直径Ｗ）和颗粒粒径（Ａ０的比值有关，颗粒射流由可压缩到不可压缩的转变临界比值??为１５。图２．３为改变颗粒粒径时颗粒射流形态，其中喷嘴出口直径为５．３?ｍｍ，可以发??现，当ｃ／／￡）ｐ＞１５时，颗粒射流流动过程中收缩变窄，作者认为此时颗粒射流不可压缩；??而当时，颗粒射流不收缩，并且随着颗粒粒径的增大，颗粒射流向外发散，此??时颗粒射流可压缩。??
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