基于LIF的竖直向下环状流液膜流动结构与特性研究

《基于LIF的竖直向下环状流液膜流动结构与特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国家自然科学基金资助项目(61372143，61671321)基于LIF的竖直向下环状流液膜流动结构与特性研究ResearchonFlowStructureandCharacteristicsofDownwardLiquidFilminAnnularFlowBasedonLaser-inducedFluorescence工程领域：控制工程作者姓名：周策指导教师：薛婷副教授企业导师：李莺莺高级工程师天津大学电气自动化与信息工程工程学院二零一七年十一月摘要环状流作为气液两相流的一种重要流型，其液相流量较小，流动过程动力消耗少并且具有良好的传质传

2、热特性，已被广泛应用在化工、能源、冶金、航天等领域。准确测量其各项特征参数对于研究其流动机理具有重要意义。激光诱导荧光（LIF）是一种非侵入、高时空分辨率的多相流诊断技术。本文基于激光诱导荧光技术，对沿管道轴向截面的竖直降膜和竖直向下的气液环状流液膜进行了测量。针对竖直降膜和气液两相环状流液膜，分别在不同液相雷诺数和不同气液相表观流速点进行了时空流动结构分析。对于沿管道径向截面的周向液膜，本文设计并分析优化了虚拟双视角视觉传感器，增大了周向液膜的有效测量视角。同时，利用优化的传感器进行了实际液膜测量。具体工作包含以下内容：1、在分析国内外环

3、状流液膜测量技术基础上，采用激光诱导荧光技术对液膜进行非侵入、场测量。提取出不同液相雷诺数下的竖直降膜特征参数，并与国内外关于竖直降膜的经典研究模型进行对比分析。通过时频域及重建的液膜时空流动结构图像对液膜的流动波动状态及流动机理进行研究和分析。2、针对气液两相环状流，采用激光诱导荧光技术在不同气液相流速点对竖直向下管段内的环状流轴向液膜进行了测量分析。提取液膜特征参数，分析了气液相流速对液膜扰动波动的影响。对液膜的时空流动结构进行了重建，实现了对环状流液膜的时空流动结构及流动机理的研究分析。3、针对管道径向截面的周向液膜，为了增大有效测量

4、视角，设计并优化了虚拟双视角视觉传感器，并利用激光诱导荧光技术对不同液相雷诺数下的实际液膜进行了拍摄。传感器装置可以在较高的时空分辨率下实现对周向液膜流动状态的测量。关键词：环状流，液膜，激光诱导荧光（LIF），时空流动结构，传感器优化IABSTRACTAsatypeofimportantgas-liquidtwo-phaseflowcharacterizedbythelowliquidflowrate,littlepowerconsumptionandexcellentmassandheattransfer,annularflowhasb

5、eenwidelyusedinthefieldsofchemicalindustry,energy,metallurgy,aerospaceandsoon.Itisofgreatsignificancetoaccuratelymeasureitsparametersandfurtherstudytheflowmechanism.Laser-inducedfluorescence(LIF)isanon-invasive,highspatial-temporalmultiphaseflowdiagnostictechnique.Theverti

6、calfallingfilmandtheliquidfilmofgas-liquidannularflowindownwardpipealongtheaxialsectionofthepipelinearemeasuredbasedontheLIFtechnique.Aimingattheverticalfallingfilmandtheliquidfilmofgas-liquidtwo-phaseannularfluid,thespatial-temporalflowstructureanalysisarecarriedoutatdiff

7、erentliquid-phaseReynoldsnumbersanddifferentgas-liquidapparentvelocitiesrespectively.Forthecircumferentialliquidfilmalongtheradialsectionofthepipeline,thevisualdual-viewsensorisdesigned,analyzedandoptimizedinthispaper.Thesensorincreasestheeffectivemeasurementangleoftheliqu

8、idfilminthecircumferentialdirection.Atthesametime,theoptimizedsensorisusedtomeasurethecir