不同來流速度下顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉積的實驗研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文不同來流速度下顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉不同來流速度下顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉積的實驗研究積的實驗研究AnExperimentalStudyofParticleDepositionattheFluidPousMediaInterfaceunderVariousFluidVelocities學(xué)科專業(yè)：動力工程研究生：崔明杰指導(dǎo)教師：雷海燕副教授企業(yè)導(dǎo)師：田光輝天津大學(xué)機械工程學(xué)院2016年11月I中文摘要中文摘要微小顆粒在多

2、孔介質(zhì)中的沉積現(xiàn)象廣泛存在于生產(chǎn)和生活的多個領(lǐng)域，如地?zé)嵘皫r回灌堵塞、河床淤泥堆積、抽水井壁反濾層堵塞、粗糙換熱表面結(jié)垢、以及地下污染物吸附治理等實際工程，涉及流體力學(xué)、傳熱學(xué)、水文地質(zhì)等多個學(xué)科領(lǐng)域，一個共同的物理現(xiàn)象是顆粒運移過程中在多孔介質(zhì)界面處的沉積。本文以地?zé)嵘皫r回灌過程中常見的堵塞問題為背景，實驗研究了在多孔介質(zhì)界面處有溫度梯度條件以及不同流體速度條件下，顆粒在多孔介質(zhì)界面處的沉積特性。以往相關(guān)研究較多集中于顆粒在多孔介質(zhì)內(nèi)

3、部沉積特性的研究，涉及微小顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉積特性的研究很少，而界面處有溫度梯度時的研究更鮮有報道。本文分別搭建了流體靜態(tài)條件下微小顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉積的實驗臺，以及不同來流速度下（大小和方向）微小顆粒在多孔介質(zhì)界面處沉積的實驗系統(tǒng)，對比研究了多孔介質(zhì)界面處溫度梯度和不同來流速度對顆粒沉積特性的影響。得到以下主要結(jié)論：（1）多孔介質(zhì)界面處溫度梯度對顆粒沉積的影響較大，有溫度梯度條件下顆粒的沉積量大于多孔介質(zhì)界面處無溫度梯度時的沉

4、積量，且此沉積量隨著溫度梯度的增大而增大。這是因為靜止?fàn)顟B(tài)下含顆粒流體的Stk數(shù)較小，顆粒在沉積過程中更多的受到擴散作用的影響，更易被流體攜帶一起流動。但界面處有溫度梯度時，流體物性發(fā)生變化，Stk數(shù)增大，顆粒受到的慣性力增大，顆粒沉積量增大；此外，界面處溫度梯度導(dǎo)致流體的密度差，產(chǎn)生了自然對流，從而引起顆粒沉積量的變化（2）當(dāng)來流流體有一定速度時，隨著流速的增大，顆粒沉積量減小。這是因為流速越大，流體對顆粒的卷吸作用越強，帶走的顆粒越