表面活性剂溶液减阻性能测试论文

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1、表面活性剂溶液减阻性能测试毕业论文目录1绪论11.1研究背景11.2研究现状及意义11.3本文研究的主要内容22减阻的理论基础42.1表面活性剂溶液物理化学性质及结构42.2减阻特性52.3减阻的影响因素72.4表面活性剂水溶液减阻机理假说92.5表面活性剂的应用102.6章节小结103实验系统介绍与调试113.1实验系统简介113.2实验系统组件介绍123.2.1储水箱123.2.2二维实验段133.2.3测压孔与测温孔133.2.4仪器仪表选型143.2.5PIV测试系统173.3实验系统调试1

2、83.3.1离心泵调试193.3.2流量计调试193.3.3差压变送器调试193.3.4二维通道调试203.3.5PIV系统调试223.4章节小结264表面活性剂减阻性能测试274.1实验溶液274.2实验步骤274.3实验结果分析及讨论284.3.1实验原理284.3.2减阻性能实验结果及分析294.3.3减阻率分析324.4章节小结355表面活性剂湍流性能测试365.1实验内容365.2实验结果分析及讨论365.2.1实验原理365.2.2流道横截面的平均流向速度分布375.2.3湍流分析375

3、.3章节小结406结论与展望416.1本文的主要结论416.2展望42参考文献43附录1英文原文44附录2英文翻译58致谢73主要符号表主要符号表主要符号表Cm表面活性剂和反粒子物质在溶液中的质量浓度/ppmH二维通道高度/mD二维通道的水力直径/mL测压孔距离/mW二维通道宽度/mρ流体密度/kg·m-3ppm百万分之一/浓度单位ν溶液运动粘度/m2·s-1ΔP压力差/PaUb速度/m·s-1Re雷诺数/Ub·H·ν-1Rec临界雷诺数τw壁面剪切应力/Paf/Cf范宁摩擦阻力系数/2·τw·(ρ

4、·Ub2)-1DR减阻率/%ΔL取压孔间距/m摩擦速度/(τw/ρ)0.5/m·s-1无量纲速度/U·()-1y壁面坐标/m无量纲壁面坐标/y·ν-1主要符号表主要符号表主要符号表1绪论771绪论1绪论1.1研究背景近三十几年，减阻流动的研究一直是流体力学研究的重点课题之一。因为减阻流动对提高经济性的巨大潜力，促使了人们不断地对减阻机理的探索，同时也随着探索的深入，已经取得了相当多的宏观、微观领域的成果。但是，由于减阻现象的复杂性，以及影响减阻效果的因素的多样性，人们对减阻现象和机理的认识仍然处于摸

5、索阶段，已取得的理论和研究成果仅能从某些方面解释减阻现象，还不能从本质上真正的解释和预测流动的发展及变化，远远没有达到系统化、理论化，距离实际应用还有相当长距离。同时，对节能的迫切需求也成为了减阻研究的动力。近年来，由于地球上已探明的化石能源即将消耗殆近，而且，由于人为等因数导致了环境的普遍恶化，环境问题严重威胁着人类的生存和发展。随着人们的生活水平的不断提高，节能迫在眉睫。这就使得通过减阻达到节能的研究成为了必然。1.2研究现状及意义众所周知，流体在输送过程中，会不可避免的与通道发生摩擦，从而产生

6、摩擦阻力。当其中加入少量的减阻剂时，就会出现在同一流速下，其湍流摩擦阻力系数减小，或在同一压降下流体流速增大的现象，这种现象就是流体减阻现象。减阻现象早在七十多年前就被发现的，那时是把木纤维加入到湍流状态下的水中，从而发生了减阻现象，但是当时该现象并没有被重视。而通常研究学者认为的第一次发现减阻现象是由Mysels[1]等人在20世纪40年代所发现的。此后，减阻现象受到科学与工程界的广泛关注，并纷纷展开多个方面的研究工作。对于在环境介质中运动的物体来说，阻力主要分为形体阻力和壁面摩擦阻力。形体阻力包

7、括尾流阻力、提升诱导阻力和波阻。而交通工具的减阻主要是采取各种措施来降低尾流阻力。1904年，Prantle[2]精确地解释了边界层分离的机理，这就为后来的降低尾流阻力的研究提供了可靠的理论依据。通常采用的减阻手段主要是采用流线型外型、壁面热传导、壁面吸入、稳定绕流等的手段减少边界层分离，从而使运输工具和武器能够得到很大的发展，同时减小了能耗。减阻研究最早是在流体中加入添加物来进行减阻的。这些添加物主要有：表面活性剂、固体颗粒、纤维等物质、高分子物质等，它们能大幅降低流体的壁面摩擦阻力，最大可达80

8、％。所有的减阻添加剂都具有如下特征：1．具有微观形成的纤维状结构(分子或胶束)，分支少或没有。2．纤维状结构具有柔韧性。3．其溶解性良好。771绪论以上条件是成为减阻添加剂的必要条件。现已知的减阻添加剂有：高分子聚合物、表面活性剂、泥浆、纤维等。高分子聚合物有极佳的减阻性能，曾是减阻研究的主流，所以人们对高分子减阻的研究获得了大量有价值的成果；因为高聚物和表面活性剂溶液之间的相似性，这些成果对后者的研究具有重要的指导意义。由于高聚物的先天缺点，决定了其很难付诸于实际应