现代流动测量技术用于撞击流混合器内流动特性的研究进展

分别介绍了几种现代典型的流动测量技术包括热线风速仪(HWA)、激光多普勒测速技术(LDV)、相位激光多普勒技术(PDA)、激光粒子图像测速技术(PIV)及平面激光诱导荧光技术(PLIF)的基本工作原理。在对这些技术在近几年的应用状况进行了介绍和分析,指出使用这些测量技术对撞击流混合器内流场进行测试的重要意义。同时介绍了一种新型撞击流装置,并对撞击流的进一步研究进行展望。

带间隙轴流转子顶部三维整体平均速度测量

用三维激光多普勒测速系统对带间隙轴流转子顶部流场进行测量。在15个不同轴向位置上,获得在90%叶高以外的转子内部、进口以及出口三维整体平均速度分布。根据所测量得到的三维速度,清楚地展现了转子顶部流动的特性,特别是泄漏流对顶部流动的影响。泄漏流沿叶顶弦线从顶部流出,在叶片吸力面侧形成泄漏涡,叶片的旋转运动使得泄漏涡核心向压力面靠近。在顶部区域泄漏流和主流发生混合作用,并被认为是叶顶泄漏流动所造成的主要流动损失之一。

PDA技术在离心压缩机叶轮内部流场测量中的应用

采用PDA技术对试验用离心压缩机在小流量工况下叶轮内部的流动进行了测量。说明了同属非接触测量手段的PIV与PDA在测量技术上的一些差别,并对如何在原有适合PIV测量的试验台上进行PDA测量提出了改进意见。分析了在小流量工况下流道内气流速度矢量的变化趋势等流动特性。

几种先进测量技术浅析

介绍几种世界先进测量技术及仪器的基本原理 ,各自的局限性及适用条件 。

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler ane mometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程,对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理,简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量过程.施加不同的喷雾压力,分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压力时,测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向速度和切向速度并进行对比.结果表明,与没加旋芯的喷嘴相比,加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好的雾化效果,其雾化过程符合稳定性理论规律;在喷雾中心和边缘处,喷雾参数有显著的区别.

旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究

分析了旋芯喷嘴的雾化机理,运用三维相位多普勒粒子测速仪(3D-PDPA)设备测量了旋芯喷嘴喷出的细水雾雾滴速度及索太尔平均液滴直径(SMD)。试验结果表明,压力低于2 MPa时,喷雾状况符合表面波破碎理论规律。压力高于2 MPa时,喷雾在短距离内由旋芯强制呈空心锥形,最终变为引射方式下的实心锥形。随着喷雾压力升高,空心锥形形状保持的距离缩短。在空心喷雾阶段,随着喷射距离的增大,细水雾的轴向速度和径向速度在喷雾锥边缘处降幂下降。喷雾锥内部雾滴均系从边缘散溅所得,因此在各截面中心处,轴向速度服从普通射流规律,不存在稳定的径向扩散速度。雾滴SMD在各截面均远小于100μm。

小流量工况下旋转离心叶轮内部流场PDA测量与分析

在小流量工况下 ,采用 PDA技术对一旋转离心叶轮内部的速度场进行了测量与分析 ,叶轮出口带有无叶扩压器 .对流道内不同流面的数据进行了数据采集和统计 .实验结果表明 ,在小流量工况下 ,沿周向叶轮内的相对速度从吸力面到压力面先减小后又增大 ,吸力面处的速度大于压力面 ;沿流动方向 ,因流道逐渐变宽 ,相对速度逐渐减小 ;靠近轮盖侧 ,流场结构复杂 ,在流道中部存在低速区 ;沿轴向 ,从盖侧至盘侧 ,相对速度逐渐增大 ,分布逐渐均匀 ;叶轮出口吸力面侧存在气流分离现象 .

光电子技术

SPIE-Vol.3835 01204541999年 SPIE 会议录,卷3835:三维成象,光学计量学和检验,5=1999 proceedings of SPIE,Vol.3835:Three-dimensional imaging.optical metrology,and in-spection V[会,英]/SPIE-the Intemational Society forOptical Engineering.—1999.—224P.(EC)

扇形自由水射流流场的PDPA实验研究

采用相位多普勒粒子测速技术(PDPA)对15MPa射流压力下的某一扇形水射流流场进行了实验研究。分析了平均速度分布、均方根速度分布及液滴粒径分布情况;并与圆柱形自由水射流的参数分布进行了对比。研究表明扇形水射流流场中的径向速度脉动是促进流束边缘液滴破碎的重要原因,而径向速度是影响流束展向扩散的关键因素;索太尔粒径随距喷嘴的距离增大而减小;液滴径向速度、液滴粒径和液滴出现概率之间存在着统计相关性。

定制叶型在多级压气机中的应用研究

为验证某定制叶型在多级轴流压气机中的实际应用效果,采用该叶型对一台两级轴流压气机进行了叶片优化设计。三维数值模拟结果表明:采用此种定制叶型后,压气机的设计效率提高1.15%,设计点流量增加1.08 kg/s;同时,对优化后的压气机进行了性能试验,并采用激光多普勒相位测速(PDA)技术对第一级动叶前后的相对气流角沿径分布进行了测量,试验结果证明,优化后的压气机能够达到设计性能指标,并且沿径气流分布与设计情况吻合较好。