平面图像里重叠微小气泡的分离及测量

目前,较准确地测量高密度、微米量级的微小气泡的方法为图像处理法,即利用CCD摄像机对其摄像来进行气泡测量。但在所获得平面图像里有部分气泡重叠,这会带来较大的测量误差。根据1台隔行CCD摄像机所摄得的平面图像里重叠气泡中各气泡像大多各自位于奇数扫描线和偶数扫描线上这一特征,分别对奇数和偶数扫描线上进行处理来分离重叠气泡,然后对同一物像进行识别和以物像的可见灰度像素对不可见像素进行校正来计算气泡的特征值,通过测量证明效果显著。

液压油箱内部隔板对气泡分离的影响

利用Fluent中的欧拉-欧拉多相流模型,对一种液压油箱内部流场进行气液两相流三维数值计算,验证了气泡在油液中上浮的时间随其直径的增大而缩短的变化规律,对比分析了有无隔板以及隔板位置不同时,油液中不同直径气泡的分离特点。结果表明：隔板对直径为0.3~1.0mm的气泡分离影响明显,通过隔板延长油液流动距离,有利于气泡的上浮分离;直径为1~2mm的气泡,本身上浮时间比较短,几乎完全可以从油液中分离,隔板对大气泡分离影响很小。

微重力环境下气泡分离器工作机理及试验研究

目的研究气泡分离器微重力环境下的工作机理和性能,保证环境控制与生命保障系统在轨状态下的正常运行。方法通过简化气泡分离器的物理模型及工作过程,抽象出气泡分离器的数学模型,并对影响气泡分离器收集性能与分离效率的锥角、流量等参数进行分析,之后利用法国NOVESPACE公司的失重飞机,对锥角和流量的具体影响展开试验研究。结果气泡分离器能够在微重力环境下有效工作,不同锥角和流量下的气泡收集性能与排除试验显示,流量在40～50L/h,锥角34°时,气泡分离器工作性能最优,气泡收集性能可达98%以上,排除效率77%以上。结论气泡收集和排除的过程符合理论预期,保证了环境控制与生命保障系统微重力环境下的正常运行,可为后续产品设计改进提供指导。

熔盐堆中气泡分离器内部流场的数值模拟

气泡分离器是熔盐堆脱气系统中不可或缺的关键设备之一,通过离心分离的方式去除反应堆中氙等裂变气体及其载气。本文利用CFD软件Fluent,采用瞬态的二次压应力雷诺应力模型,对气泡分离器内部液相流场进行了数值模拟。分析了边界条件变化对分离器分离特性的影响。结果表明:系统压力对切向速度分布、压力分布及轴向零速包络面的结构均有较大影响,进而影响设备的分离特性。另外,对比计算结果与实验现象,也可看出,增加出口压力有利于气液分离。

分离器气泡分离计算模型

分离器设计中,液相分离气泡过程研究较少,现场多凭经验选取一定分离停留时间,但无法保证气泡完全从液相分离。基于Karamanev公式,利用Matlab软件求解提出了一种气泡分离的简化模型。通过计算发现:原油黏度越大,气泡越不易分离;分离效果对气泡直径变化较为敏感;气泡分布、停留时间、分离器长径比均对气泡分离效果有影响。建议适当延长停留时间和提高操作温度来促使气泡分离,也可优化入口构件或增加聚结构件来增大气泡直径,改善气泡分布进而促进气泡分离。

带气泡分离机构的加压式油箱

在液压系统中,油箱液面上的空气压力,随着液压油的工作流量而变,常常低于大气压。这是油泵产生气穴,噪声和振动的主要原因。为了消除上述现象,人们采取给液压油加压的方法,即用压缩机等将压缩空气压入油箱(图1)。但是光用这种方法不利于分离液压油中的气泡,所以进而研制出带气泡分离机构的加压式油箱(图2)。

载人航天器气液分离技术综述

介绍了载人航天器不同物质间的气液分离技术,主要包括材料吸湿性和皮托管气液分离技术、离心式气液分离技术及毛细作用气液分离技术的原理、设计形式、性能,以及在载人飞船、航天飞机及"国际空间站"上的应用情况。结合中国在该领域内的研究情况,对上述3种气液分离技术进行了比较。其中:材料吸湿性气液分离技术处理量小;离心式气液分离技术要多消耗电能,且产生振动及噪声;毛细作用气液分离技术不产生振动及噪声,有一定的优势。最后,介绍了一种全新概念的气液分离技术,即溶解式气液分离技术。

基于CFD方法的矿物颗粒浮选分离计算研究

在颗粒分离湍流模型的基础上,研究了矿物颗粒浮选分离计算方法。结合气泡-颗粒分离与湍流特性,通过雷诺应力模型(RSM)和大涡模拟(LES)2种计算流体动力学(CFD)方法,模拟计算浮选槽壁面空腔内气泡-颗粒聚集体周围的局部涡度,并以此作为颗粒分离的判据。新模型不需要能量耗散率固有的各向同性流假设,可以明确给出速度分量,从而计算出局部涡度。为了验证新模型的有效性,对比了新模型和先前的Goel-Jameson模型在颗粒分离概率的预测性能,结果表明新模型在颗粒分离概率的预测上取得了与原模型相同的结果,采用新模型比采用能量耗散率的模型具有更优的计算性能。

香槟酒气泡奥秘何在

法国兰斯大学副教授席拉尔·利热·别列尔经过仔细观察,成功模拟了香槟酒气泡的形成、分离、上升和破裂过程,而究竟该如何准确描述这一过程,迄今为止的解释还只是停留在假设水平上.拉尔·利热·别列尔由于这项研究而荣获法国酒类研究院颁发的奖金.

某运输机加装失速条气动特性研究

为改善某运输机着陆襟翼构型失速急剧滚转问题,采用数值计算和风洞实验方法优选了机翼失速条的外形参数,并对气动力和流场特性进行了研究分析。以失速条高度H和安装位置距离前缘的长度S为设计变量,采用求解RANS方程的方法研究了失速条对着陆构型翼型二维特性的影响,表明S越小(即越靠近上翼面)失速迎角提前越多,H增大也能使失速迎角提前但敏感性小于S。失速条后方产生了分离气泡且随迎角增加而逐渐增大增长,在破裂后导致翼型失速提前,使升力线出现圆弧形的失速特征。设计了4种失速条在机翼上的平面布局方案,通过缩比模型风洞实验验证表明:40%半展长处展向长度2m,S=0的失速条使升力线由急剧失速变为平顶型失速并消除了失速后的不对称滚转力矩,将此失速条展长缩小一半的2种方案也不同程度地改善了失速形态,15%半展长处失速条对失速特性无明显改善,主要原因是气流分离从约40%半展长处开始发生,失速条安装在这一展向位置时才能发挥作用。

超重力技术:电化学工业新契机

电化学工业涉及基础原材料生产和先进功能材料制备,是化工、冶金、材料等多学科交叉的过程工程。降低工业能耗、提升产品品质和制备新型材料是电化学工业可持续发展的推动力。然而,现存的核心瓶颈问题是缓慢的液相传质和气泡分离。超重力作为一种新型的过程强化技术,近年来在化学工业中获得广泛的关注。本文理论分析了超重力对电化学过程对流传质和气泡分离的强化作用,介绍和证实超重力下可实现水/氯碱电解过程强化,以及电沉积功能材料(如金属箔、活性电极、导电聚合物等)的结构与性能调节,将有望为电化学工业提供新的发展契机。

低雷诺数小型无人飞机气动设计

讨论了当前固定翼小型无人驾驶飞行器(SUAV)的发展。分析了低雷诺数的空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。根据设计性能指标,进行总体参数估算,完成了两种方案的外形设计,分别采用了常规式和飞翼式的布局形式,由此进行了不同的低雷诺数翼型和机翼配置,并对设计结果进行了气动分析。讨论了两种布局形式的优缺点,包括起降性能、稳定性,完成了总体气动方案的初步设计。

电极上气泡分离行为及其强化技术研究进展

电解水作为大规模生产氢气的途径,增强电解水效率对于氢能源的生产具有十分重要的意义。而如何提高电解水工艺的电解效率是一个被广泛关注的问题。在电解过程中,电极两端产生的气体有三种去向:逸出电解槽、溶解于电解质中、附着在电极上。但在电解过程中,附着在电极上的气泡会严重影响电极与电解质之间的接触面积,直接降低了电解效率。降低气泡在电极上的停留时间能够有效增加电解质与电极的接触时间,提高产氢效率。本工作主要综述了近年来促进电解过程中极板上氢氧气泡从电极分离行为的研究,分别从极板属性、电流、溶液浓度和外加物理场这几个方面对气泡成核、生长、聚结和分离行为进行了具体的归纳总结,讨论了各种强化气泡分离方法的特点,并展望了未来的发展方向和路线,为未来的电解气泡脱离技术的研究提供参考。

熔盐堆除气系统中气泡分离器运行特性

设计3种结构参数的分离器,并以空气和水为工作介质,对气泡分离器进行测试,以期找到最佳的气泡分离器结构参数。采用可视化实验方法,利用高速摄像系统记录气泡的分离过程,分析叶片结构对分离过程的影响。结果表明,叶片进出口角度、叶片长度、叶片个数等参数变化均会影响气泡的分离过程;对于搅浑叶片的设计,出口与轴向夹角不应超过45°,搅浑叶片个数应该在5个以上且长度大于50 mm。

低雷诺数小型无人驾驶飞行器气动设计

讨论了当前固定翼小型无人驾驶飞行器(SUAV)的发展。分析了低雷诺数小型飞机的空气动力特性,包括对升阻比和分离气泡的影响。根据设计性能指标,进行总体参数估算,完成了两种方案的外形设计,分别采用了正常和无平尾的布局形式,进行了不同的低雷诺数翼型和机翼配置,并对设计结果进行了气动分析。讨论了两种布局形式的优缺点,包括起降性能和稳定性,完成了总体气动方案的初步设计。

过冷水中水蒸气气泡生长分离的数值研究

基于分子动力学理论,建立了气泡冷凝换热模型,对水蒸气气泡在过冷水中的生长和分离过程进行了数值研究,分析过冷度、进口速度和壁面接触角对气泡生长和分离的影响,并与无相变过程进行了对比。研究表明,随着过冷度的提高,气泡在分离时的体积减小,且当过冷度高于一定值以后气泡不能分离;随着蒸汽进口速度的增加,气泡的生长和分离时间减小,且能够分离的临界温度增大;当壁面的静态接触角小于一定值时,气泡的生长和分离时间不变;随着静态接触角的继续增大,气泡的分离时间增加。

低雷诺数下层流分离的等离子体控制

为有效控制层流分离特性,消除或减弱低雷诺数时小迎角下的升力非线性现象,改善翼型升力特性,并通过翼型的上表面转捩带与油流显示测量对等离子体激励控制机理进行阐述,对厚度为16%椭圆翼型低雷诺数下的气动特性进行了风洞试验研究。在此基础上,在上表面前缘10%弦长处布置激励器,通过压力分布测量观察等离子体激励对层流分离的影响。试验结果表明:当翼型上表面仅发生层流分离时,等离子体激励和转捩带的作用类似,可以有效延迟或者消除后缘层流分离,从而增加升力;当翼型上表面出现层流分离气泡并发生再附现象时,等离子体可以有效减小或者消除层流分离泡的范围,从而减小升力;通过控制层流分离,占空循环等离子体激励可以实现对低雷诺数小迎角下的升力的线性控制。

低雷诺数下翼型后缘变化的气动特性研究

以低雷诺数下高空长航时无人机翼型为背景,研究了翼型后缘变化的气动特性。以低雷诺数流动中气动性能良好的SD7062翼型为研究对象,采用求解二维雷诺平均N-S方程的有限体积法,选用k-kl-w湍流转捩模型,给出了数值方法与实验数据的对比验证。对翼型后缘变化的流场特性进行了细致分析,总结了后缘变化对翼型气动特性影响的变化规律,为低雷诺数流动中翼型设计提供参考。

基于DES方法的高超声速激波/边界层干扰的双微楔控制数值研究

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用湍流离散涡模拟(DES)方法、结合有限体积离散方法与自适应网格加密(AMR)技术对来流马赫数为7.0的流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并分别采用单、双微楔对其进行控制。针对流场结构、近壁面流向速度、压力梯度及总压损失等参数,分析讨论了不同双微楔流向安装位置对SWBLI的控制效果。研究结果表明:双微楔产生的流向涡对与涡对之间的相互诱导促进了各自流向涡对之间的卷吸作用,使得双微楔对分离气泡的消除效果优于单只微楔;流动总压损失系数随着微楔后缘与分离气泡中心的距离的减小呈先减小后增加的趋势;综合讨论流向涡强度与形状阻力的影响,得到了双微楔最佳流向安装位置。

亚声速压气机平面叶栅雷诺数影响试验

采用降低试验压力减小试验叶栅弦长雷诺数的方法,研究了UKG030.3压气机叶型叶片表面和尾迹区域气流随雷诺数、马赫数及攻角变化的流动特性,获得了表面等熵马赫数、总压损失系数等参数随雷诺数的变化规律。试验结果表明:弦长雷诺数减小到一定程度时,叶片吸力面峰值马赫数位置之后会逐渐呈现流动分离气泡产生、分离气泡扩大至分离气泡破碎的过程;长分离气泡出现以后尾迹宽度和叶型总压损失突然急剧增大,但损失突增所对应的临界雷诺数并不一致;叶型总压损失和弦长雷诺数经地面状态参数比值处理以后可以发现,总压损失比突增位置处于0.4倍弦长雷诺数比附近。