外文翻譯--利用相位多普勒粒子風(fēng)速儀研究漩渦號(hào)碼對(duì)強(qiáng)旋湍流氣固兩相流的影響 中文版

1、<p>　　外文資料名稱：Studies on the effect of swirl numbers on strongly swirling turbulent gas-particle flows using a phase-Doppler particle anemometer </p><p>　　外文資料出處： Powder Technology

2、 </p><p>　　112(2000)79-86 </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文 </p><p>　　2.外文原文 </p><p>　　

3、利用相位多普勒粒子風(fēng)速儀</p><p>　　研究漩渦號(hào)碼對(duì)強(qiáng)旋湍流氣固兩相流的影響</p><p>　　周柳旭 李毅 陳濤 徐陽(yáng)</p><p><b>　　譯者 袁萬(wàn)景</b></p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　影響流動(dòng)行為的強(qiáng)旋湍流

4、氣固兩相流的漩渦號(hào)碼s=0.47，1.0，1.5，和2.1在突擴(kuò)和氣旋研究用二維和三維相位多普勒粒子anemometers PDPA ..。氣體波動(dòng)速度和顆粒相和顆粒濃度的測(cè)量都采用軸向和切向均和均方根有效值。結(jié)果表明，對(duì)旋流數(shù)有明顯影響的是軸向速度剖面，旋渦結(jié)構(gòu)的朗肯的切向速度剖面，湍流強(qiáng)度和各向異性的湍流兩相速度之間的關(guān)系。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 氣固兩相流 強(qiáng)旋流動(dòng) PDPA測(cè)量&l

5、t;/p><p><b>　　一、導(dǎo)言</b></p><p>　　旋流氣固兩相流動(dòng)中遇到的旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)燃燒室，旋流和旋流burnerrcombustors韓元， [1,2]然而，大多數(shù)目前的研究?jī)H限于一個(gè)單一的氣相流場(chǎng)W3號(hào)- 5倍。[3]研究氣體流場(chǎng)的旋風(fēng)分離器使用探針和熱線系統(tǒng)，結(jié)果表明在場(chǎng)的粒子減少了氣體軸向和切向速度，探測(cè)器測(cè)量的席爾瓦和內(nèi)布拉w4x提供了類

6、似的結(jié)果。小川等人的這些研究 w5x表明，塵封氣體流量和純氣流在旋風(fēng)廳不存在明顯的差異。顯然，探針測(cè)量不能給氣粒兩相流場(chǎng)。采用傳統(tǒng)的研究和修改激光多普勒速度locimeter激光多普勒。 W2號(hào)， 6倍顯示出類似的行為的氣體和粒子流場(chǎng)和滑移速度之間的氣體和粒子階段旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。然而，即使修改后的LDV測(cè)量也不能提供可靠的結(jié)果，因?yàn)樗菬o(wú)法識(shí)別的粒徑和粒徑的影響已被列入顆粒湍流波動(dòng)。相位多普勒粒子風(fēng)速儀（ PDPA ）測(cè)量允許獲取詳細(xì)資料，粒

7、子速度，大小和濃度。該P(yáng)DPA首先用于研究突擴(kuò)旋轉(zhuǎn)氣體粒子流與旋轉(zhuǎn)數(shù)s=0.47。其結(jié)果表明，大小不同的粒子在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)具有不同的行為，然而，沒(méi)有PDPA測(cè)量強(qiáng)旋氣粒流動(dòng)的報(bào)告。在本文中， PDPA系統(tǒng)是用來(lái)研究強(qiáng)旋氣粒流動(dòng)的突然擴(kuò)大和氣旋與切向進(jìn)氣口。渦</p><p>　　二、實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量方法</p><p>　　該實(shí)驗(yàn)裝置圖所示。1a和1b它是一個(gè)測(cè)試科，給料系統(tǒng)和PDPA系統(tǒng)。試驗(yàn)

8、段是一個(gè)有機(jī)玻璃腔圖b一個(gè)軸向進(jìn)f 60毫米。</p><p><b>　　圖表 1</b></p><p>　　a. 1 ：數(shù)據(jù)處理器; 2 ：信號(hào)處理器; 3 ：轉(zhuǎn)換器; 4 ：變壓器; 5 ：電源; 6 ：凈水器; 7 ：激光; 8 ：激光控制器; 9 ：分裂集團(tuán); 10 ：發(fā)射裝置11：接收機(jī); 12 ：檢驗(yàn)科; 13 ：流量穩(wěn)定; 14 ：旋風(fēng)分離器; 15

9、 ：粉末直屬; 16 ：流量計(jì); 17 ：閥; 18和19：壓縮機(jī)。</p><p>　　加上兩個(gè)對(duì)稱的矩形進(jìn)氣口。該腔是一個(gè)管812毫米長(zhǎng)，內(nèi)徑120毫米。一方面，一個(gè)插槽開(kāi)放和一塊光學(xué)玻璃安裝。出口管是一個(gè)圓柱體長(zhǎng)1500毫米直徑96毫米，其中較大的突然膨脹室連接保護(hù)試驗(yàn)段的干擾下游流動(dòng)。旋風(fēng)分離器是用來(lái)收集粒子。兩個(gè)風(fēng)機(jī)變流率供應(yīng)軸向和切向流動(dòng)通過(guò)閥門，其中流量可能會(huì)調(diào)整。流通率分別為三個(gè)不同的衡量流量計(jì)。

10、球形玻璃珠的大小范圍從0至150毫米。10毫米以下的粒子被作為氣體示蹤劑，粒度分布圖如圖2這避免了不匹配的折射率播種和分散相粒子，并消除粒子之間的干擾。廣泛粒度分布允許獲取不同行為不同大小的粒子。粒子引進(jìn)軸向進(jìn)氣口采用螺旋給料機(jī)。三維PDPA ，提出當(dāng)泰科公司和二維PDPA作出計(jì)量 ，被用來(lái)衡量突擴(kuò)氣粒流動(dòng)。至于測(cè)量技術(shù)，三維PDPA與落后的散射安排中顯示圖。 3 。這是一個(gè)眾所周知的和廣泛使用的技術(shù)。粒子速度的基礎(chǔ)上測(cè)量多普勒頻移。顆

11、粒的大小和濃度測(cè)量的基礎(chǔ)上所引起的相位差Mie散射和一些粒子通過(guò)測(cè)量量在一定的時(shí)間間隔。</p><p>　　參數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)顯示在表1和表2 。測(cè)量分別在5個(gè)斷面，每個(gè)部分沿直徑大約有25-35測(cè)量位置。在單相流測(cè)量，在各測(cè)量位置有超過(guò)1000個(gè)樣本，而2000-5000樣本送往兩相流測(cè)量。</p><p>　　圖表 2

12、 圖表 3</p><p>　　PDPA儀表： 1 ，激光; 2 ，分配器; 3和4 ，鏡頭; 5 ，測(cè)量體積; 6 ，接收機(jī); 7 ，過(guò)濾器; 8 ，探測(cè)器。</p><p>　　進(jìn)流條件給出了表3-5 。渦流數(shù)量的定義是：其中D3是入口直徑，D4是分庭徑。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)中，切向進(jìn)氣口血流速度是常數(shù)，軸向進(jìn)水口流速由0上升到12米每秒，相反，旋流數(shù)從

13、2.1降到1.0。</p><p><b>　　表1</b></p><p><b>　　表2</b></p><p><b>　　三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論</b></p><p>　　圖4-12顯示為氣旋兩相流與s=2.1案件,圖4-7給出粒子拉丹的純氣體和氣體流場(chǎng)的比較。 4圖和

14、5顯示一般行為旋風(fēng)兩相流場(chǎng)--W型軸向速度剖面的環(huán)形回流區(qū)和朗肯渦切向速度分布的兩個(gè)階段.可以看出，粒子的存在降低了切向速度到處天然氣.軸向速度的天然氣減少了近壁區(qū)，但在近軸區(qū)有所增加。圖6和7的測(cè)量波動(dòng)速度表明中央峰和增加值近壁,由于大速度梯度在solidbody輪換地區(qū)和本地區(qū)的近壁.較這兩個(gè)數(shù)字表明，軸向脈動(dòng)速度遠(yuǎn)小于切的,表明高各向異性的湍流波動(dòng).此外，這些數(shù)字表明，粒子的存在降低氣體均方根_RMS .切波動(dòng)速度幾乎處處和軸向速

15、度的波動(dòng)，但大多數(shù)地區(qū)增加了后者在逆向流動(dòng)區(qū)。顆粒濃度，大量粒子幾乎集中在近壁區(qū)域-圖12 。由于強(qiáng)大的離心力，圖 8-11提供的比較兩相切，軸向速度與有效值化速度兩粒徑_60和100 。 8圖和9表明，顆粒切向速度落后于切向速度的天然氣幾乎都以較大的粒子具有較低的速度由于其較高的慣性。粒軸向速度落后于氣體軸向速度僅在近壁區(qū)域。從圖可以看出。10日和11日，該粒子湍流波動(dòng)低于天然氣波動(dòng)在大多數(shù)地區(qū)都在軸向和切線方向，較大的顆粒大小，顆粒

16、較小的波動(dòng)。圖13，1</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　表4</b></p><p><b>　　表5</b></p><p><b>　　圖表 4</b></p><p><b>　

17、　圖表 5</b></p><p><b>　　圖表 6</b></p><p><b>　　圖表 7</b></p><p><b>　　圖表 8</b></p><p><b>　　圖表 9</b></p><p>

18、<b>　　圖表 10</b></p><p><b>　　圖表 11</b></p><p><b>　　圖表 12</b></p><p>　　比較圖16和17表明，氣體和粒子湍流波動(dòng)的各向異性，切向波動(dòng)超過(guò)軸向切波動(dòng)，原因是軸向速度梯度仍然大于切向速度梯度。所以，這是質(zhì)的類似為旋轉(zhuǎn)流動(dòng)s為0.4

19、7，在s為2.1情況下 w7x有相反的結(jié)果。圖18給出了顆粒濃度分布。不同的氣旋流動(dòng)和類似的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)s=0.47在這種情況下，粒子首先集中在近軸區(qū)，由于影響的軸向入口速度，然后逐步在墻上湍流離心力作用下擴(kuò)散，最后集中在一個(gè)薄薄的一層毗鄰的墻上。的現(xiàn)象顆粒軸向時(shí)間平均流速超過(guò)氣體之一，最后集中在一個(gè)薄薄的一層毗鄰的墻上的現(xiàn)象顆粒軸向時(shí)間平均流速超過(guò)氣體之一。和顆粒軸向速度的波動(dòng)超出了天然氣在逆向流動(dòng)區(qū)。是由于更高的進(jìn)口軸向速度的粒子的情況

20、下低渦流一些s=0.47 w7x 。對(duì)于s=2.1和1.5，顆粒軸向速度較小。所以顆粒軸向和波動(dòng)速度落后于天然氣相應(yīng)的速度幾乎無(wú)處不在。圖19--22測(cè)量結(jié)果為南方旦膨脹流動(dòng)與s=1.0. 兩相軸向速度可以看出，氣速在軸附近較高，近壁較低。下游橫截面氣體速度分布變得平坦，和粒子速度變得大于氣體速度在不久的軸區(qū)域和小于氣體速度在近壁區(qū)域。45毫米的小的粒子有小滑移速度，而較大顆粒（90和135毫米）有大滑</p><p

21、><b>　　圖表 13</b></p><p><b>　　圖表 14</b></p><p><b>　　圖表 15</b></p><p><b>　　圖表 16</b></p><p><b>　　圖表 17</b>&l

22、t;/p><p><b>　　圖表 18</b></p><p><b>　　圖表 19</b></p><p><b>　　圖表 20</b></p><p><b>　　圖表 21</b></p><p><b>　　圖表

23、 22</b></p><p>　　正如在其他情況下，兩相切線速度在這種情況下，具有典型的朗肯渦結(jié)構(gòu)，顆粒切向速度總是落后于天然氣切向速度和更大的粒子，它們就越落后， 當(dāng)s=0.47 ， 1.5和2.1的情況下結(jié)果類似。然而，相對(duì)規(guī)模的固體區(qū)在目前情況下是大于s=0.47和2.1情況,但是小于s=1.5的情況，好像在出口沒(méi)有收縮情況下，有關(guān)固體身體旋轉(zhuǎn)的區(qū)域的尺寸隨著旋動(dòng)數(shù)目的增加一起增加。由于切線的

24、進(jìn)口，潛在的旋渦區(qū)域的尺寸在第一個(gè)和第2個(gè)橫截面小，并且在下游的地區(qū)，由于墻影響，它變得更大。大的粒子的切線的速度分布圖只有固體身體旋轉(zhuǎn)的區(qū)域。圖19b 給出粒子和氣體軸向的波動(dòng)。它們的外形二山峰是由于大速度進(jìn)口軸向的速度分布圖的坡度，外形在下游地區(qū)內(nèi)變得平坦。粒子軸向的波動(dòng)在上游地區(qū)落后于氣體軸向的波動(dòng)，但是在下游的地區(qū)，它在近墻的地區(qū)里超過(guò)后者。對(duì)s=0.47的情況來(lái)說(shuō)，粒子軸向的波動(dòng)在倒流區(qū)域比氣體軸向的波動(dòng)大，在s=1.5 和2

25、.1的情況下，軸向波動(dòng)比氣體軸向的波動(dòng)小。因此，由于旋動(dòng)數(shù)目的增加， 粒子軸向的波動(dòng)將到處從在一些地區(qū)超過(guò)氣體軸向的波動(dòng)到落后于氣體改變軸向的波動(dòng)。從圖20 b看出，切線波動(dòng)也有二山峰接近進(jìn)口</p><p>　　例如s=0.47和1.5，因?yàn)榉郾粡妮S向的進(jìn)口介紹，粒子最初集中，在近軸的地區(qū)里的一個(gè)山峰如圖22, 然后，由于離心力和混亂擴(kuò)散，粒子運(yùn)輸至外面，并且最后在墻附近積累。就s=2.1而論，那里由于純切線的

26、進(jìn)口離的集中山峰只靠近墻。氣體階段的旋動(dòng)數(shù)目對(duì)混亂波動(dòng)的影響和各向異性被用表格6和7顯示，這里U在寢室里指示十字架部分平均速度。顯而易見(jiàn)，當(dāng)旋動(dòng)數(shù)目增加時(shí)，混亂的波動(dòng)速度和混亂強(qiáng)度減少，并且切線的速度波動(dòng)超過(guò)軸向的改變。</p><p><b>　　四、 結(jié)論</b></p><p>　　1. 對(duì)全部旋動(dòng)數(shù)目來(lái)說(shuō)，粒子速度場(chǎng)從質(zhì)量方面看類似于氣體一。 </p&g

27、t;<p>　　2. 對(duì)s=0.47和2.1來(lái)說(shuō)，有與環(huán)形的倒流區(qū)域的w形成的軸向的速度分布圖。對(duì)s=1.5和1.0來(lái)說(shuō)，有U形成的軸向的速度分布圖沒(méi)有倒流區(qū)域。 </p><p>　　3. 對(duì)全部旋動(dòng)數(shù)目來(lái)說(shuō)，有蘭金旋渦切線的速度分布圖。 </p><p>　　4. 全部旋動(dòng)數(shù)目，是否強(qiáng)烈打旋流動(dòng)，氣體和粒子波動(dòng)都顯各向異性。當(dāng)旋動(dòng)號(hào)碼增加時(shí)，軸向波動(dòng)改變從超過(guò)切線到落后于

28、切線。 </p><p>　　5. 對(duì)全部旋動(dòng)數(shù)目二相來(lái)說(shuō)切線的速度分布圖有蘭金旋渦， 粒子切線的速度總是落后于氣體切線的速度。 </p><p>　　6. 由于旋動(dòng)數(shù)目的增加，固體旋轉(zhuǎn)的區(qū)域的尺寸增加。 </p><p>　　7. 由于旋動(dòng)數(shù)目的增加在軸向的速度分布圖方面的二次循環(huán)區(qū)域?qū)⑾?，不過(guò)，被收縮的出口可能引起二次循環(huán)。并且軸向速度改變從超過(guò)氣體軸向速度到

29、落后于氣體軸向速度在大多數(shù)地區(qū)內(nèi)或者到處的粒子。這是由于減少的有離心的效應(yīng)的粒子增加了最初軸向的動(dòng)量。 </p><p>　　8. 由于旋動(dòng)數(shù)目的增加，在軸向和切線的方向的二相混亂波動(dòng)減少，但是在半徑方向的混亂波動(dòng)可能增加。 </p><p>　　9. 由于旋動(dòng)數(shù)目的增加， 粒子軸向的波動(dòng)到處從在倒流區(qū)域超過(guò)氣體軸向的波動(dòng)到落后于氣體軸向的波動(dòng)。 </p><p>

30、　　10. 由于旋動(dòng)數(shù)目的增加，在接近進(jìn)口的軸的最大的粒子集中消失，它們移動(dòng)到墻。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這篇文章為了紀(jì)念已故的教授 S.L。 Soo， 他是第一位正式介紹在研究強(qiáng)烈打旋氣體粒子方面的興趣流動(dòng)并且在旋渦的流動(dòng)w2x內(nèi)的前作者一起合作。這項(xiàng)研究是國(guó)家基本研究結(jié)果的一部分，是由中華人民共和國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員

31、會(huì)和國(guó)家自然科學(xué)基金發(fā)起的。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　[1]A.K. Gupta, D.G. Lilley, N. Syred, Swirl Flow, Abacus Press,London, 1984.</p><p>　　[2]L.X. Zhou, S.L. Soo, Gas-solid fl

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