油液中顆粒污染物的動(dòng)態(tài)特征研究.pdf

1、目錄摘要???????????????．???????????????????????????．．I第1 章緒論???????????????????????????????11 ．1 課題的背景和意義????????????????????????11 ．2 流固兩相流的理論研究現(xiàn)狀????????????????????21 ．3 油中顆粒污染物的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?????????????????61 ．4 本文的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)?

2、??????????????????．．1 0第2 章油中顆粒污染物的數(shù)值模擬????????????????????．1 32 ．1 油中顆粒污染物的動(dòng)力學(xué)方程組?????????????????．．1 32 ．2 仿真模型的建立????????????????????????。1 72 ．3 油中顆粒污染物的仿真結(jié)果分析?????????????????一2 12 ．4 小結(jié)?????????????????????????????

3、??????????．3 1第3 章油中單一顆粒污染物的L D V 實(shí)驗(yàn)研究??????????????．：3 23 ．1 L D V 原理與實(shí)驗(yàn)方法??????????????????????3 23 ．2 含單一顆粒污染物的油樣的配制?????????????????一3 53 ．3 油中單一顆粒污染物的瞬時(shí)速度分析處理方法???????????。3 53 ．4 油中單一顆粒污染物的瞬時(shí)速度分布特征?????????????．．3

4、93 ．5 油中單一顆粒污染物的平均速度的變化規(guī)律????????????一4 83 ．6 小結(jié)???????????????????????????????????????．5 1第4 章油中多種顆粒污染物的P I V 實(shí)驗(yàn)研究??????????????。5 34 ．1 P I V 工作原理與實(shí)驗(yàn)方法????????????????????．5 34 ．2 含多種顆粒污染物的油樣的配制?????????????????一5 54 ．

5、3 油中多種顆粒污染物的瞬時(shí)速度分布特征?????????????一5 64 ．4 油中多種顆粒污染物的平均速度的變化規(guī)律????????????一7 74 ．5 油中多種顆粒污染物顆粒湍動(dòng)能和湍流耗散率的分布????????．．8 24 ．6 油中多種顆粒污染物的動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)比驗(yàn)證???????．．8 54 ．7 小結(jié)?????????????????????????．．?????????????．．8 7摘要油液中顆粒污染

6、物的動(dòng)態(tài)特征研究摘要顆粒污染物在油液中的運(yùn)動(dòng)特征和變化趨勢(shì)對(duì)用油設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要的意義，而油液和顆粒污染物的運(yùn)動(dòng)是比較典型的稀疏液固兩相流的湍流流動(dòng)。因此，本文以水平方管內(nèi)變壓器油中的顆粒污染物為研究對(duì)象，利用隨機(jī)軌道模型構(gòu)建了油中顆粒污染物的動(dòng)力學(xué)方程組，分析了顆粒污染物的運(yùn)動(dòng)特征；再采用激光多普勒測(cè)速技術(shù)( L a s e rD o p p l e rV e l o c i m e t r y , L D V ) 和粒子圖像測(cè)

7、速技術(shù)( P a r t i c l eI m a g eV e l o e i m e t r y ，P I V ) 分別對(duì)含單一顆粒污染物( C u 顆粒) 、多種顆粒污染物( C u 、F e 、S i 0 2 顆粒) 的油樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲取了油中顆粒污染物的動(dòng)態(tài)特征，為有效掌握油液的污染狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先，基于E u l e r - L a g r a n g e 方法、R e a l i z a b l e

8、 k —s 湍流模型和隨機(jī)軌道模型建立了含顆粒污染物的油液動(dòng)力學(xué)方程組，主要考慮顆粒污染物所受到的重力、曳力和S a f f m a n 升力，對(duì)顆粒污染物進(jìn)行了受力分析，同時(shí)使用F o u i e r 級(jí)數(shù)對(duì)合力進(jìn)行隨機(jī)處理。通過(guò)仿真模擬獲得了油中顆粒污染物的運(yùn)動(dòng)特征，仿真模擬結(jié)果表明顆粒污染物濃度的分布主要受油液主流束、渦流作用和顆粒沉降的影響；顆粒污染物在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響流場(chǎng)的湍流情況，污染度等級(jí)越高時(shí)流場(chǎng)的瞬時(shí)速度也隨之增大

9、；油液初始速度變大時(shí)，流場(chǎng)的軸向和徑向瞬時(shí)速度也隨之增大。其次，應(yīng)用激光多普勒測(cè)速技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究了水平方管中單一顆粒污染物的速度分布，針對(duì)激光多普勒測(cè)速儀原有的顆粒瞬時(shí)速度分析處理方法的不足，提出一種新的顆粒瞬時(shí)速度分析處理方法，利用該方法分析了不同污染度等級(jí)時(shí)顆粒污染物的瞬時(shí)速度、平均速度的分布規(guī)律。然后根據(jù)L D V 的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，利用粒子圖像測(cè)速技術(shù)對(duì)水平方管內(nèi)油液中多種顆粒污染物的速度分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，利用M A T L A