【摘要】：顆粒與壁面的碰撞反彈時(shí)常發(fā)生在管道運(yùn)輸系統(tǒng)、流態(tài)化反應(yīng)器等設(shè)備的內(nèi)部,顆粒與壁面不同形式的碰撞反彈行為會(huì)引起顆粒粘附、顆粒堆積等后果,影響工業(yè)生產(chǎn)的效率。為了探究顆粒與壁面碰撞反彈過(guò)程中的特點(diǎn),本文主要采用實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的顆粒與壁面干碰撞和濕碰撞開展研究,通過(guò)高速攝影技術(shù)對(duì)顆粒與壁面碰撞后的恢復(fù)系數(shù)、運(yùn)動(dòng)軌跡以及液橋變化規(guī)律等進(jìn)行了分析,揭示了兩種碰撞情況下顆粒反彈恢復(fù)系數(shù)的變化規(guī)律,并對(duì)比討論了干、濕碰撞后顆粒能量損失的主要原因,總結(jié)了兩種狀態(tài)下顆粒與壁面碰撞反彈數(shù)學(xué)模型。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)碰撞反彈實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):設(shè)計(jì)并研制了顆粒噴射裝置,保障球形顆粒以一定的速度和角度沖擊目標(biāo)壁面,采用高速攝像機(jī)記錄顆粒與壁面的碰撞反彈過(guò)程,并使用圖像處理軟件對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了處理及分析。(2)顆粒與干燥壁面的碰撞反彈特性研究:當(dāng)顆粒及壁面均為干燥情況時(shí),法向恢復(fù)系數(shù)隨著入射速度增加而有略微的減小,其原因是金屬鋁壁面的塑性變形及接觸過(guò)程中彈性波耗散;切向恢復(fù)系數(shù)隨入射角度的增加,經(jīng)歷了先減小后增大的過(guò)程,其原因是顆粒與壁面的接觸方式由滾動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變到了滑動(dòng)。(3)顆粒與帶液膜壁面的碰撞反彈特性研究:當(dāng)目標(biāo)壁面覆蓋有液膜時(shí),顆粒反彈后將在壁面上牽拉出一條動(dòng)態(tài)變化的液橋,進(jìn)而影響了顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。與干碰撞的結(jié)果有所不同,濕碰撞時(shí)法向恢復(fù)系數(shù)會(huì)受到粒徑、入射速度、液膜厚度和粘度等因素的影響,而切向恢復(fù)系數(shù)的大小只和液膜的存在與否有關(guān)。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)液膜存在時(shí),顆粒的反彈存在一個(gè)臨界反彈速度,入射速度低于該值時(shí),顆粒被液橋牽拉回壁面。顆粒的能量耗散將隨粒徑的減小以及液膜的粘度和厚度的增加而增大。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O347.7
【圖文】：

系統(tǒng)粒與壁面碰撞的實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖 2.1 所示。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由壓力泵，電磁調(diào)壓閥，置，自制顆粒噴射裝置，電動(dòng)平移臺(tái)，激光位移傳感器以及目標(biāo)板組成，整個(gè)在一個(gè)水平的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。金屬鋁板四周用一定厚度的塑料密封環(huán)圍起，密封環(huán)m。鋁板被放置于電動(dòng)平移臺(tái)上之，丙三醇的水溶液在板上鋪展開,被密封環(huán)包一層較薄的液膜（液膜厚度小于 1mm）。使用測(cè)量精度小于 1um 的激光位移傳液膜的厚度，由步進(jìn)電機(jī)控制的電動(dòng)平移臺(tái)可以平穩(wěn)的把測(cè)量完液膜厚度的金顆粒噴射裝置下。通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)輸入氣壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)顆粒噴射裝置中顆粒，該裝置安裝在角位移臺(tái)上，通過(guò)角位移臺(tái)可以控制顆粒噴出的角度。實(shí)驗(yàn)裝強(qiáng)光燈提供足夠的光源，使用分辨率為 1920×1080 的高速攝像機(jī)來(lái)捕捉整個(gè)顆撞擊并反彈的過(guò)程。

置：自制的顆粒噴射裝置主要由氣缸和放置有顆粒的固定管段推桿會(huì)快速運(yùn)動(dòng)并撞擊顆粒，使得顆粒噴出。固定管段的孔徑行替換。：用于放置目標(biāo)板以及平穩(wěn)的將測(cè)量完液膜厚度后的目標(biāo)板運(yùn)型號(hào)為 Zolix-PAS100-11-x。平移臺(tái)使用步進(jìn)電機(jī)控制，最大速度 10μm。感器：主要用于測(cè)量覆蓋有液膜的鋁金屬板表面的液膜厚度測(cè)是 Keyence-LK-G5000，其包含的一組感測(cè)頭專為透明介質(zhì)及醇溶液的厚度進(jìn)行精確的測(cè)量，精度為 0.005μm。:主要用于拍攝并顆粒與壁面碰撞反彈的整個(gè)過(guò)程。高速相機(jī)型。高速相機(jī)的最大分辨率為 1920×1080，能自由調(diào)節(jié)相機(jī)的拍數(shù)。

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本文編號(hào)：2724820