油液中顆粒污染物的動態(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內(nèi)外研究現(xiàn)狀?????????????????61 ．4 本文的研究內(nèi)容及技術(shù)路線?

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力學方程組?????????????????．．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 實驗研究??????????????．：3 23 ．1 L D V 原理與實驗方法??????????????????????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速度分析處理方法???????????。3 53 ．4 油中單一顆粒污染物的瞬時速度分布特征?????????????．．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 實驗研究??????????????。5 34 ．1 P I V 工作原理與實驗方法????????????????????．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能和湍流耗散率的分布????????．．8 24 ．6 油中多種顆粒污染物的動態(tài)特征的實驗和仿真對比驗證???????．．8 54 ．7 小結(jié)?????????????????????????．．?????????????．．8 7摘要油液中顆粒污染

6、物的動態(tài)特征研究摘要顆粒污染物在油液中的運動特征和變化趨勢對用油設備的安全運行具有重要的意義，而油液和顆粒污染物的運動是比較典型的稀疏液固兩相流的湍流流動。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象，利用隨機軌道模型構(gòu)建了油中顆粒污染物的動力學方程組，分析了顆粒污染物的運動特征；再采用激光多普勒測速技術(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

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) 的油樣進行了實驗研究，獲取了油中顆粒污染物的動態(tài)特征，為有效掌握油液的污染狀態(tài)和發(fā)展趨勢奠定堅實的基礎。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 湍流模型和隨機軌道模型建立了含顆粒污染物的油液動力學方程組，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，對顆粒污染物進行了受力分析，同時使用F o u i e r 級數(shù)對合力進行隨機處理。通過仿真模擬獲得了油中顆粒污染物的運動特征，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；顆粒污染物在流場中的運動狀態(tài)影響流場的湍流情況，污染度等級越高時流場的瞬時速度也隨之增大

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