多相流廣泛存在于自然環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)中,研究多相流中顆粒的關(guān)鍵參數(shù)對深入了解多相流機(jī)理、優(yōu)化設(shè)備和生產(chǎn)過程有著重要的意義。干涉粒子成像技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,已實(shí)現(xiàn)對流場中球形透明顆粒和不規(guī)則顆粒的類型識別與參數(shù)測量,對多相流的研究有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。本文基于干涉粒子成像技術(shù),對球形透明氣泡顆粒的粒徑和瞬時粒徑變化,以及不規(guī)則不透明煤粉顆粒的尺寸和形貌進(jìn)行了測量研究。論文的主要研究內(nèi)容如下:在球形透明顆粒測量方面,針對相對折射率m<1的顆粒,提出了用于測量微米級顆粒瞬時納米級粒徑變化的相位臨界角散射法。理論推導(dǎo)表明,顆粒臨界散射光信號中的高頻精細(xì)結(jié)構(gòu),其相位對氣泡的粒徑變化高度敏感,會隨粒徑的變化線性移動。基于德拜級數(shù)展開模型,對不同折射率和粒徑氣泡的臨界散射光信號進(jìn)行了計(jì)算分析,模擬驗(yàn)證了該方法的可行性。設(shè)計(jì)單氣泡發(fā)生裝置,對上升單氣泡的粒徑及粒徑變化進(jìn)行了測量。模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相位臨界角散射法可以測量微米級氣泡低至數(shù)十納米的粒徑增長,為氣泡動力學(xué)特性的研究提供了有潛力的方法。在不規(guī)則顆粒測量方面,針對不透明的顆粒,提出雙光束干涉粒子成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用雙光束照明的方式照... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

飛機(jī)在云層中結(jié)冰的一般規(guī)律[1]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3圖1.2含砂水流對空化的加速作用[9]P1-汽化壓力；P2-含砂水流空化初生壓力；P-泥砂作用產(chǎn)生的局部壓力降基于上述分析可知，復(fù)雜多相流中顆粒關(guān)鍵參數(shù)的測量，特別是顆粒粒徑和數(shù)量的測量，對優(yōu)化反應(yīng)過程、改進(jìn)工業(yè)設(shè)備和保障人身安全等有重要意義。當(dāng)所需測量的顆粒包含多種類型時，如同時包括液滴和固體顆粒時，需選擇合適的顆粒參數(shù)測量技術(shù)同時對不同類型的顆粒進(jìn)行測量。1.2顆粒幾何參數(shù)測量技術(shù)多相流中的顆粒大多是尺寸在毫米到納米量級的微小固體、氣泡和液滴，其關(guān)鍵參數(shù)包括粒徑、形貌等幾何參數(shù)，速度等運(yùn)動參數(shù)，以及溫度等熱力學(xué)參數(shù)[11]。本文主要關(guān)注顆粒幾何參數(shù)的測量，下面對常見的顆粒幾何參數(shù)測量技術(shù)進(jìn)行介紹。按照測量原理，可將顆粒幾何參數(shù)測量技術(shù)大致分為機(jī)械方法、電學(xué)方法、聲學(xué)方法和光學(xué)方法。機(jī)械方法包括篩分法、沉降法等，篩分法[12]讓顆粒通過具有不同篩孔直徑的篩子，從而實(shí)現(xiàn)對顆粒的大小分級，是最傳統(tǒng)、最簡單和最常用的測量方法；沉降法[13]利用顆粒在流體中的沉降現(xiàn)象來測量顆粒粒度，常見的有重力沉降法和離心沉降法，對于非球形顆粒，該方法測得的粒徑為等效沉速徑。機(jī)械方法大多為離線測量方法，無法實(shí)現(xiàn)對顆粒幾何參數(shù)的實(shí)時、在線測量。電學(xué)方法包括電感應(yīng)法[14]（又稱庫爾特法），對于非球形顆粒，電感應(yīng)法測得的粒徑是對應(yīng)于體積的當(dāng)量徑。電感應(yīng)法測量速度快，測量精度高，

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論6技術(shù)的圖像分析方法，采用如圖1.3所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了對稀疏液滴場中多個液滴顆粒二維位置和粒徑的測量，并將該技術(shù)命名為激光干涉成像測量技術(shù)。圖1.3干涉粒子成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖[30]隨后，干涉粒子成像技術(shù)被用于氣泡的測量。2000年Y.Niwa等[31]對單氣泡進(jìn)行了測量，首先基于幾何光學(xué)理論推導(dǎo)出氣泡粒徑和散射圖中干涉條紋數(shù)的關(guān)系，然后編寫了用于大量數(shù)據(jù)處理和速度反演的圖像處理程序，通過與圖1.3類似的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單氣泡粒徑和速度的測量，圖1.4給出了該實(shí)驗(yàn)拍攝的不同粒徑氣泡的干涉條紋圖。2006年S.Dehaeck等[32]采用垂直偏振的激光照亮氣泡，在散射角90°附近收集氣泡的散射光信號，其功率譜中存在兩個具有已知的頻率比的主頻率峰值，提高了測量系統(tǒng)的魯棒性，由于改進(jìn)后的系統(tǒng)對顆粒球形度的偏差比較敏感，該系統(tǒng)還可用于氣泡非球形信息的檢測。2011年，G.Lacagnina等[33]采用干涉粒子成像技術(shù)對船用螺旋槳模型尾流的初始空化氣泡進(jìn)行了測量，除粒徑信息外，該實(shí)驗(yàn)通過結(jié)合圖像分析算法實(shí)現(xiàn)了對氣泡速度的測量。氣泡的測量目前集中于對粒徑、位置和速度等參數(shù)的測量，但在沸騰傳熱和空化等領(lǐng)域，氣泡的瞬時粒徑變化反映了氣泡與周圍環(huán)境介質(zhì)的相互作用，對深入了解氣泡動力學(xué)有重要意義。因此，氣泡瞬時粒徑變化的測量也尤為重要。圖1.4不同粒徑氣泡的干涉條紋圖對比[31]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光干涉法測量不規(guī)則粗糙粒子尺寸[J]. 張紅霞,李姣,孫金露,王曉磊,賈大功,劉鐵根.  應(yīng)用激光. 2018(05)
[2]飛機(jī)結(jié)冰及預(yù)防控制措施研究[J]. 趙安家,孟哲理.  飛機(jī)設(shè)計(jì). 2018(03)
[3]超聲譜法在顆粒兩相流測量中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 蘇明旭,周健明,汪雪,蔡小舒,汪烈成.  中國粉體技術(shù). 2016(05)
[4]篩分法測定鈦精礦粒度分布[J]. 刁源生.  中國粉體技術(shù). 2015(03)
[5]淺析水泵空蝕與泥沙磨損的預(yù)防及修復(fù)技術(shù)[J]. 孟玢.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2012(08)
[6]激光干涉粒子成像測量干涉圖處理算法研究[J]. 呂且妮,葛寶臻,陳益亮,張以謨.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2011(04)
[7]電廠煤粉粒度特征及其對煤粒燃燒的影響[J]. 薛興華,王運(yùn)泉,肖晨生,周水良.  煤炭轉(zhuǎn)化. 2006(03)
[8]激光干涉氣液兩相流測量圖像自動辨讀方法的研究[J]. 浦世亮,浦興國,袁鎮(zhèn)福,岑可法,Loic MEES,Denis LEBRUN.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2004(02)
[9]用光子相關(guān)光譜法測量多分散顆粒系的顆粒粒度分布[J]. 申晉,鄭剛,李孟超,姬豐.  光學(xué)儀器. 2003(04)

博士論文
[1]數(shù)字顆粒全息三維測量技術(shù)及其應(yīng)用[D]. 吳迎春.浙江大學(xué) 2014
[2]基于激光干涉原理的顆粒場測量技術(shù)研究[D]. 浦世亮.浙江大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于結(jié)構(gòu)光投影的煤塊和液膜三維形貌測量研究[D]. 吳慶尉.浙江大學(xué) 2019
[2]HP磨煤機(jī)穩(wěn)態(tài)特性與經(jīng)濟(jì)細(xì)度研究[D]. 陳波.東南大學(xué) 2016
[3]煤粉顆粒多參數(shù)測量的試驗(yàn)研究[D]. 張琮昌.浙江大學(xué) 2013



本文編號：3469868