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循环流化床气固两相流动特性PIV测试

赵晓东  
【摘要】: 本文采用PIV系统对循环流化床锅炉冷态流场进行了试验研究,研究的主要内容包括:循环流化床冷态流场粒子的速度分布特性,包括粒子的径向速度和轴向速度分布;循环流化床颗粒的平均浓度沿径向和轴向分布特性;循环流化床颗粒平均粒径的轴向和径向分布特性。 本文对国内外PIV系统应用在流化床两相流及多相流的研究及其应用进行了详细的综述,归纳总结了该系统应用于循环流化床床内流动的复杂性和有待解决的问题,PIV系统应用于流化床两相流的优点,并对进行两相流试验研究时应有PIV技术应具备的试验条件进行了比较详尽的分析。 试验过程中,通过改变激光器照射截面,提高操作风速,变化物料高度,获得不同工况下的图像数据,并针对不同的流动区域,将获得的典型流动状态的连续图像进行了可视化分析。 本文对试验所获得的连续图像通过互相关算法,获得颗粒速度矢量图,并将速度分解为径向速度和轴向速度,对每一小区域内的颗粒按速度方向不同进行速度平均,获得颗粒的平均速度分布曲线。文中着重对近壁区和中心区的速度场进行了讨论,分析了不同的工况条件下,颗粒的速度变化趋势,结合循环流化床流动的脉动特点,从宏观上总结出颗粒流动特性。 文中对所获得的原始图像,通过图像预处理、二值化、边缘检测、模式识别等图像处理算法,识别出图像中颗粒的直径大小,以及颗粒的个数信息,经过数据统计,获得不同工况下近壁区和中心区的颗粒平均粒径分布和平均浓度分布曲线,总结了循环流化床的粒径与浓度的分布特性 最后,文中总结了试验中所遇到的问题,包括仪器本身的局限和数据处理方法的影响,这些因素将对试验结果造成误差,文中还对试验中存在的问题和不足,提出了一些改进意见和处理方法上的尝试。


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