曝氣池中氣液兩相流粒子圖像測(cè)速技術(shù)及逆解析研究.pdf

1、氣液兩相流廣泛應(yīng)用于工程和環(huán)境領(lǐng)域,但是迄今人們對(duì)氣液兩相流中仍有許多問題不甚清楚,如湍流、非定常流動(dòng)、兩相相互作用、兩相傳質(zhì)、傳熱的機(jī)理等,而在許多工程應(yīng)用中又迫切需要解決這些問題。因此,對(duì)氣液兩相流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量得到全場(chǎng)信息是非常重要的。本文采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)和逆解析方法來研究氣液兩相流。完成的工作有:在粒子圖像測(cè)速原理的基礎(chǔ)上研究了基于快速傅立葉變換的粒子圖像測(cè)速算法;總結(jié)了五種傳統(tǒng)兩相粒子圖像測(cè)速相分離方法并初步探討了這五種方法的

2、優(yōu)缺點(diǎn);初步研究了逆解析原理和逆解析涉及到的氣泡遷移運(yùn)動(dòng)方程的求解,并對(duì)方程中的阻力系數(shù)和升力系數(shù)進(jìn)行了初步探討;在Windows操作系統(tǒng)上,采用VisualC++語言開發(fā)了粒子圖像測(cè)速和逆解析程序,并采用數(shù)學(xué)方法合成的粒子圖像和泰勒格林渦對(duì)其進(jìn)行了校驗(yàn);最后實(shí)驗(yàn)研究了氣液兩相流在曝氣池實(shí)驗(yàn)裝置中的流動(dòng)情況,并應(yīng)用程序?qū)ζ溥M(jìn)行了計(jì)算分析。本文獲得的主要結(jié)論如下:(1)基于快速傅立葉變換的粒子圖像測(cè)速技術(shù)可以高效,快速的處理序列粒子圖像得

3、到流場(chǎng)并得到其它運(yùn)動(dòng)參量,其全場(chǎng)相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.8左右,但是該算法在流場(chǎng)中流速和流速梯度大的區(qū)域較易產(chǎn)生錯(cuò)誤矢量。(2)逆解析的效果隨已知?dú)庀嗨俣葓?chǎng)速度矢量個(gè)數(shù)的增多而逐漸增大,但增大到一定程度時(shí),其對(duì)逆解析效果的影響不是很明顯。對(duì)于逆解析速度相關(guān)系數(shù)要達(dá)到0.9以上,需要已知超過全場(chǎng)氣相速度矢量個(gè)數(shù)的1/6。(3)在曝氣池實(shí)驗(yàn)裝置中,氣液兩相流呈現(xiàn)三種流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)氣液兩相流處于狀態(tài)3時(shí),氣泡在曝氣池實(shí)驗(yàn)裝置中具有最大的停留時(shí)間和較大的