气固两相非等温湍流边界层和高温旋风分离器的实验与理论研究

摘要

气固多相流动自然和国民经济各领域中广泛存在.人们对多相流动和传热机理的认识很大程度上受制于多相流动的复杂性和实验技术的落后,随着相关科学技术的发展,特别是激光测量技术和计算机技术的应用,使多相流动的研究进入了一个全新的阶段.该文在利用先进的激光PDA测量技术对等温和非等温边界层中的两相流动和循环流化床不同形式的旋风 分离器流场进行了测试,在此基础上以边界层中的气固相互作用和传热机理进行了研究.该文全面地研究了等温和非等温边界层中相间相互作用结果,研究发现颗粒与气流间的相互作用强烈,随颗粒流率的增大相互作用也增强.颗粒与湍流的相互作用在边界层中呈明显的各向异性,垂直方向湍流受颗粒影响大于水平方向.非等温边界层中相间相互作用的结果与等温情况下的结果有其特殊之处.颗粒的存在使得气流雷诺应力的最大值增加并且最大值所处的位置向壁面移动,在非等温边界层中雷诺应力增加的区域比等温情况下大,但最大值增加的幅度减小,颗粒的加入使得气流雷诺应力增加的区域比等温情况下大,但最大值增加的幅度减小,颗粒的加入使温度边界层的厚度变薄.颗粒的存在使壁面的传热增加.颗粒湍流相互作用结果可以大致分成三个区域,近壁区、中间区和外流区.在不同区域颗粒-湍流相互 作用的程序和结果不同.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1本文工作背景

§1.2旋风分离器的研究

§1.2.1流场测试研究

§1.2.2气-固分离理论研究

§1.2.3计算机数值模拟研究

§1.3气固两相流动边界层研究综述

§1.4本文研究的主要内容

§1.5本文研究的创新之处

参考文献

第二章等温边界层中气固两相流动的激光PDA实验研究

§2.1引言

§2.2边界层流动的特性参数

§2.3不可压缩湍流边界层实验研究综述

§2.4激光PDA的测量原理

§2.4.1速度测量原理

§2.4.2粒径测量原理

§2.4.3浓度测量原理

§2.5试验装置及测量方法

§2.5.1实验装置

§2.5.2测试方法及误差分析

§2.6单相流动测量结果及分析

§2.7两相流动测量结果及分析

§2.7.1低颗粒流率时颗粒与湍流的相互作用

§2.7.2提高颗粒流率时相间相互作用

§2.7.3分析与讨论

§2.8小结

参考文献

第三章非等温边界层中气固两相流动的激光PDA实验研究

§3.1引言

§3.2实验装置及测量方法

§3.3实验结果及分析

§3.3.1非等温边界层单相流动测量结果及分析

§3.3.2非等温边界层两相流动测量结果及分析

§3.3.3非等温边界层两相流动传热分析

§3.4小结

参考文献

第四章边界层流动的低雷诺数数值模拟

§4.1引言

§4.2湍流流动的数值计算综述

§4.2.1湍流流动的数值模拟方法

§4.2.2湍流流动的双方程模型的数值模拟方法

§4.3低雷诺数湍流流动数学模型综述

§4.4低雷诺数边界层流动和传热的数值计算

§4.4.1边界条件

§4.4.2单相流体控制微分方程组的数值解法

§4.5数值计算结果和分析

§4.6对各低雷诺数模型的分析讨论

§4.7修正的RNG模型（RNG1）

§4.8小结

参考文献

第五章边界层中气固两相相间相互作用的理论模型

§5.1引言

§5.2颗粒与湍流相互作用机

§5.3颗粒与湍流相互作用理论模型概述

§5.4颗粒与湍流相互作用模型的提出

§5.5小结

参考文献

第六章下排气方形分离器的结构优化和分离器内流动的实验研究

§6.1引言

§6.2冷模实验装置及试验方法

§6.3结构优化和性能试验研究结果及分析

§6.3.1结构优化试验研究

§6.3.2分离性能试验研究

§6.4分离器内流动特性研究

§6.5流动特性PDA测试结果及分析

§6.5.1下排气方型分离器流场结构

§6.5.2上排气方型分离器流场结构

§6.5.3传统旋风分离器流场结构

§6.6小结

参考文献

第七章全文总结：本文的创新之处和未来工作的展望

§7.1本文研究成果及创新之处

§7.2不足之处和进一步研究工作的设想

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文