窄通道中固液細(xì)粒子混合運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、細(xì)小粒子在我們的日常生活中隨處可見，自然中的云霧雨雪等天氣與大氣中的細(xì)小粒子息息相關(guān)。人們利用它們?yōu)槲覀兎?wù)，例如:噴霧劑、干粉滅火器等;而它們的存在有時(shí)也會(huì)給我們帶來了巨大的危害，例如:霧霾污染、工業(yè)排放源等。大量的細(xì)小粒子彌散在氣體介質(zhì)中，就形成了氣溶膠分散體系。氣溶膠污染對(duì)環(huán)境的影響是，引起能見度下降，以及反射太陽光線吸收太陽輻射而促進(jìn)大氣升溫;對(duì)人體的影響是，滲入人體呼吸系統(tǒng)，危害人體健康，以及攜帶真菌和病毒傳播導(dǎo)致地區(qū)性流行病

2、的爆發(fā)。2011年3月的日本福島核輻射泄漏事故，以及2011年至2013年秋冬季節(jié)中北京和各大城市的霧霾污染事件，都涉及到細(xì)粒子的輸運(yùn)、團(tuán)聚、沉降等行為。
　　氣溶膠分散系中的分散相分為固體小顆粒和液體微液滴，通常在實(shí)際情況中為兩種分散相的混合物。以往的研究中一般都沒有對(duì)這兩種分散相加以區(qū)分，而本研究中分別單獨(dú)進(jìn)行了固液細(xì)粒子實(shí)驗(yàn)，并嘗試了固液細(xì)粒子混合實(shí)驗(yàn)。根據(jù)空氣-小顆粒兩相流和空氣-微液滴兩相流的流動(dòng)特點(diǎn)，改進(jìn)建立了兩相流實(shí)

3、驗(yàn)系統(tǒng)，分別采用顆粒發(fā)生器和微液滴發(fā)生器發(fā)散兩種分散相。實(shí)驗(yàn)段采用帶有石英玻璃視窗和“凹”字形冷卻水流道的窄矩形實(shí)驗(yàn)通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用三維激光粒子動(dòng)態(tài)分析儀(PDA)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩相流流場的無干擾實(shí)時(shí)在線測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種分散系多相流的速度場具有相似的規(guī)律，其軸向速度分布近似于倒“U”型分布、徑向速度分布近似于“山”字型分布、軸向脈動(dòng)速度分布近似于“V”型分布，以及徑向脈動(dòng)速度分布近似于“M”型分布。相比固體小顆粒分散相，液體微液滴

4、分散相因?yàn)楦「鶆虻牧椒植?，更小的密度，更良好的?dǎo)熱性，所以速度分布和脈動(dòng)速度分布曲線更平滑，流場中各相差異性更小。固液細(xì)粒子混合實(shí)驗(yàn)中，明顯的團(tuán)聚效應(yīng)使得粒徑明顯增大，呈現(xiàn)出流道中心最大，逐漸向壁面方向減小的態(tài)勢(shì);軸向速度分布呈現(xiàn)多峰多谷的規(guī)律。
　　對(duì)矩形窄通道中細(xì)粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)進(jìn)行理論分析。在粒子弛豫時(shí)間和兩相相互作用機(jī)制的基礎(chǔ)上，建立了通道三區(qū)域模型。其中著重研究了對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)影響最大的準(zhǔn)層流層，計(jì)算分析了細(xì)粒子在準(zhǔn)層