动态气泡直径的远场干涉测量方法

利用气泡远场干涉对动态气泡直径进行测量,结果表明,当透明液体中的动态气泡经过激光束时必然在远场产生圆环状干涉条纹.对传统分光仪进行改制,用数码照相机代替望远镜,并连接计算机,组合成动态气泡直径测量系统,拍摄得到干涉条纹,对干涉条纹的角半径进行测量,并计算出气泡直径,测量相对差为1.1%.该系统还可对单个气泡束流或多个气泡束流进行气泡直径的统计.     

利用声衰减反演气泡群分布的方法研究

通过测量含气泡水的声衰减反演气泡群参数是获取水中气泡分布的重要方法,但是经典方法忽略了较高浓度气泡水中的强频散特性和气泡振动参数的改变,导致反演较高浓度气泡群分布时会产生巨大误差.为解决这个问题,本文基于等效媒质理论建立起了声衰减和相速度的联系,并考虑了含气泡水平均量对气泡阻尼系数和共振频率的影响.在此基础上,通过将反...     

基于经验小波变换和卷积神经网络的水泵水轮机无叶区流态特征提取及识别研究

监测和识别原型水泵水轮机无叶区的流动状态，对于保证抽水蓄能电站的运行安全性和稳定性有非常重要的意义。本文提出了一种基于经验小波变换、散布熵和卷积神经网络原理的流态特征提取和识别方法，首先使用经验小波变换对压力脉动信号进行分解，然后通过计算各分量的散布熵提取流态相关特征，最后通过利用特征–标签对训练卷积神经网络得到的智能识别模型，实现了无叶区流态识别。利用从国内某水泵水轮机采集到的发电、抽水和空转工况下实测压力脉动信号对该方法进行了测试，测试的平均准确率达到了94.84%，证明了该方法的有效性。     

多孔介质中气泡卡阻的可视化实验研究

气泡卡阻是多孔介质两相输运过程中的一个重要现象，但是气泡卡阻的动力学和几何条件一直未被系统地研究。本文使用二维孔网络模型，对注射到多孔介质中气泡在浮力作用下的形成、迁移和卡阻现象进行了可视化研究。研究发现，孔喉系数为1的多孔介质中气体在不同注射速率下均不发生卡阻，而孔喉系数为0.33的多孔介质中卡阻大量发生。基于上述实验现象进行建模，结果显示，较大的Bo数不利于气泡的卡阻；适中的孔喉系数有利于气泡的卡阻。     

流体机械微气泡发生器的结构优化研究

本文基于CFD技术对文丘里式微气泡发生器进行了研究，分析了微气泡发生器内流动特性及微气泡在管内扩散段的发展过程，得出气泡在湍流剪切作用下逐渐破碎。同时，分析了喉部、渐扩角对气泡发生器发泡性能的影响规律，通过实验对模拟结果进行了验证。结果表明：随着喉部内径的增大，气泡粒径呈逐渐增大趋势，入口压力也逐渐增大；随着扩张角的增大，气泡粒径呈先减小后增大的趋势；改变喉部结构形式，当采用阶梯喉部结构时，气泡粒径更小。     

50 kHz/200 kHz声场水中疏水颗粒的瞬态及稳态团聚规律

针对超声场存在的瞬态及稳态两种疏水颗粒团聚行为,分别选取50 kHz与200 kHz两个频率,通过高速摄像机对不同的声团聚现象进行观测,对比了瞬态及稳态团聚在团聚位置、速度及聚团形态、数量、强度等方面的差异,并从声辐射力和空化的角度分析了瞬态及稳态团聚不同的形成机制。研究结果表明, 50 kHz声场与200 kHz声场分别引起瞬态和稳态声团聚,两种声团聚方式的行为和形成机制均存在较大差异。     

非球形气泡的超声定量检测

超声是检测不透明液体中气泡的有效方法,声散射模型是超声反演技术的核心.经典气泡散射模型通常是基于球形假设及ka≤1 (a为气泡半径,k为入射波的波数),然而实际应用中这些假设并不总能得到满足.本研究针对非球形气泡及ka偏离假设情况,提出一种超声反演定量方案.建立不受ka约束的球形气泡级数背散射f模型,将其与经典Medwin (ka?1)和Anderson (ka≈1)散射f模型进行对比,发现ka偏离引发的散射截面效应仅体现在散射高阶共振峰位置及大小差异上.据此提出:可通过曲线拟合法解决散射截面σ_bs/(πa²)与ka间的多值问题,同时用当量半径a^*对非球形气泡尺寸进行量化.具体首先利用非球形气泡背散射信号的频域信息测定其散射截面σ_bs,再根据σ_bs与非球形当量半径a^*间拟合曲线进行反演,同时利用回波时域信息勾画气泡形状轮廓.反演结果通过高速摄影定量结果进行检验.结果表明:气泡沿之字形路径上升过程中产生非球形形变,当9≤kr₀≤35时,...     

两相湍流热对流中传热增强的实验研究

Rayleigh-Bénard (RB)湍流热对流是一个经典的流体力学模型，传统的RB热对流系统采用单一流体作为工作介质．然而在实际工业生产和大自然中，对流的工作介质往往是多成分多相(譬如气相与液相共存)．本文进行了气液两相热对流系统的实验，研究了相变引起的全局体积变化以及热对流系统的传热规律．实验采用径高比Γ≡D/H=0.5的圆柱形对流槽，工作介质为去离子水与氟化液(HFE7000)，其中氟化液在装置中的体积分数占比为Φ=0.86%．实验中，上下板的温差保持为30℃，控制参数范围是2.54×10⁹9，底板温度35℃b<48℃．我们发现，氟化液HFE7000在大气压下的沸点为Tcr<40℃，然而氟化液的体积在底板温度T_b<42.5℃之后就不再发生变化．全局传热分为3个区间，在区间Ⅰ内，即T_b<42.5℃，系统的传热效率Nu变化较小．在区间Ⅱ内，42.5℃b<45℃，当氟化...