曝氣池中氣液兩相流粒子圖像測速技術及逆解析研究.pdf

1、氣液兩相流廣泛應用于工程和環(huán)境領域,但是迄今人們對氣液兩相流中仍有許多問題不甚清楚,如湍流、非定常流動、兩相相互作用、兩相傳質、傳熱的機理等,而在許多工程應用中又迫切需要解決這些問題。因此,對氣液兩相流場進行測量得到全場信息是非常重要的。本文采用粒子圖像測速技術和逆解析方法來研究氣液兩相流。完成的工作有:在粒子圖像測速原理的基礎上研究了基于快速傅立葉變換的粒子圖像測速算法;總結了五種傳統(tǒng)兩相粒子圖像測速相分離方法并初步探討了這五種方法的

2、優(yōu)缺點;初步研究了逆解析原理和逆解析涉及到的氣泡遷移運動方程的求解,并對方程中的阻力系數(shù)和升力系數(shù)進行了初步探討;在Windows操作系統(tǒng)上,采用VisualC++語言開發(fā)了粒子圖像測速和逆解析程序,并采用數(shù)學方法合成的粒子圖像和泰勒格林渦對其進行了校驗;最后實驗研究了氣液兩相流在曝氣池實驗裝置中的流動情況,并應用程序對其進行了計算分析。本文獲得的主要結論如下:(1)基于快速傅立葉變換的粒子圖像測速技術可以高效,快速的處理序列粒子圖像得

3、到流場并得到其它運動參量,其全場相關系數(shù)可達0.8左右,但是該算法在流場中流速和流速梯度大的區(qū)域較易產生錯誤矢量。(2)逆解析的效果隨已知氣相速度場速度矢量個數(shù)的增多而逐漸增大,但增大到一定程度時,其對逆解析效果的影響不是很明顯。對于逆解析速度相關系數(shù)要達到0.9以上,需要已知超過全場氣相速度矢量個數(shù)的1/6。(3)在曝氣池實驗裝置中,氣液兩相流呈現(xiàn)三種流動狀態(tài)。當氣液兩相流處于狀態(tài)3時,氣泡在曝氣池實驗裝置中具有最大的停留時間和較大的