液固两相横射流的流场结构和颗粒扩散的实验研究

摘要

本文对液固两相横射流中颗粒的扩散分布和颗粒对流场的影响进行了实验研究。实验中的主要测量仪器采用粒子动态分析仪PDA。实验分为两部分进行：第一部分是考虑液固两相横射流中环境横流和射流中都含有相同浓度的细颗粒，测量不同流速比(射流和横流的断面平均流速比值)条件下固相颗粒与液相之间流动特性上的差异，包括对称面上，射流下游不同断面上沿流向和壁面垂向的时均速度、脉动速度，湍动能，固相浓度的分布。固相颗粒采用平均粒径为70gm的空心玻璃微珠，固液密度比约为1。在PDA测量中，采用平均粒径为10μm的颗粒作为示踪粒子。第二部分是，只有在射流中含有不同粒径的大颗粒，在固定流速比下，不同粒径的颗粒在不同的质量载荷(含有液固两相的射流中固相质量和液相质量比值)下对液相流动湍流特性的影响。实验中采用三种固相颗粒的平均粒径分别为300微米、500微米、800微米，固液密度比约为2.4。 第一部分实验研究结果表明： 1.由于固相颗粒平均粒径为70μm，实验中固相对液相有良好的跟随性，液固两相的湍流特征量只在射流近区断面上出现峰值的位置的近区有微小差别。 2.固相颗粒沿下游不均匀扩散且集聚在剪切涡区，各湍流特征量在断面上呈双峰分布，在离射流出口较远的下游断面上由于受射流影响较小，各湍流特征量趋于均匀分布。 第二部分实验研究结果表明： 3.由于射流中的大颗粒射入横流后和射流主体轨迹发生偏转，固相颗粒的存在分别在断面时均速度出现最小值的区域和近底壁区增大和减小了液相时均速度，且颗粒粒径越大、质量载荷越大对液相时均速度影响也越大。 4.在射流近区断面上受射流主体影响较大的区域，由于颗粒的尾涡效应，固相颗粒的存在增大了液相的湍流度，且颗粒质量载荷越大对液相湍流度的影响也越大。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 国内外单相横射流实验研究进展

1.2.2 国内外两相射流实验研究进展

1.3 本论文的土要研究内容

第二章实验仪器设备与测量方法

2.1 概述

2.2 实验水槽及射流装置

2.3 实验中液同两相属性及测量方法

2.4. 粒子动态分析仪(PDA)

2.4.1 PDA技术简介

2.4.2 本实验中PDA介绍

2.5 实验参数与工况

2.6 本章小结

第三章实验结果及分析

3.1 概述

3.2 含细颗粒液固两相横射流实验结果分析

3.2.1 流动显示

3.2.2 固相颗粒沿下游的扩散分布特性

3.2.3 液固两相流中固相颗粒的浓度分布

3.3 不同特性的颗粒对横射流流场结构影响结果分析

3.3.1 颗粒粒径对横射流流场结构的影响

3.3.2 质量载荷比对横射流流场结构的影响

3.4 本章小结

第四章结论

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间参与的项目

致 谢