PDF《循环 流化 床 内颗粒 运动 的PI V测试》

,方向上 的位移 ;

A t为连续两幅图像 时间间 隔.另外 , 通过数字式 图像记录仪所获得 的粒子图 像在不同的像素上具有不 同灰度值分布 , 在判定 连 续两幅图像粒子对之前要进行 图像粒子 的标 定,当像素 的灰度值大于某个 阈值 时,该像 素为粒子 的像 素,否则 为背景像 素,粒子像 素标定 后,连续 的粒子 像素就构成一个粒子 .同时, 由于气 固多相流动 的 复杂性 , 可能 出现粒子溢 出所测截面 , 在获得的图片 中可能出现粒子图像重叠和存在 图像背景噪声等情 况,连续两 幅图像 中可能 出现粒子对误对应 .因此 在确定粒子速度之后还要进行误对应粒子速度的判 断、消除及后处理 , 这样才能得 到信息充分正确的速 度分布矢量 图.由于篇幅所 限,关于这方 面 内容 的 数学原理参见文献[

6 ] .

4 测试结 果和分析 在标高

1 6

6 3 n l i n处 的实验段 , 通过改变激光片 光源的位置 , 我们测试了近壁 、 流动中心 区及介于两 者之 间的两个侧面.在不同的固粒浓度和气速下拍 摄了实验段 内流场 , 提取有代表性 的距壁

2 e m处的工况.此时床 出 口压 力为 一1

5 0 P a , 风箱 入 口压力

3 k P a , 床内气速

3 .

3 m / s , 固粒循环率

0 .

0 6 k s . 运用互相关 图像处理算 法得到速 度矢量 图( 如图4所示 ) .在图 4中, 每一个箭头对应用相机看到 的相应 的粒子.由于相机不可能捕捉到每一个粒子,导致 图示右侧 比左侧粒子少.实际上 , 可认为粒 子浓度沿床中心对称 .在边壁 区( 约 占所 测流动截 面的

1 7 .

5 %) , 颗粒 以不 同角 度从主流 中逃逸 出来 撞击到壁面上 .在 边壁 区和核心 区之间 , 由于受核 心 区主气流 向上拽力和边壁 区颗粒下落惯性力 的作 用,颗粒返混剧烈 , 粒子流 动 比较紊 乱,大部分 粒子 流动方向向下 , 但有少数粒子流动方 向向上 , 形成局 部旋流或脉 动现象. 在上面 的工况下 , 获得 了距侧壁不 同位置及距 地不 同高度处 的速度分布结果 , 如图 5和图 6所示. 由速度数据分析 , 可得平均速度大小 为1.45m/s,速度大小范围为 0.

1 2 4~3 .

9 6 m / s .从图5中可 以看 出,颗粒 向上和向下流动同时存在 , 大多数颗粒 向下 流动.在近左壁 ( 相对位置为 …1

0 .

8 5 ) , 大多数 颗粒 向下流动.而且 , 我们也 可以看到近 中心 区颗 粒的轴 向速 度比边壁 区附近略高.P I V的基本思想 是追踪连续 两幅图像 中的颗粒 , 这就需 要对两 幅图 像 中的同一颗粒进行判定 .对于同样大小 的颗粒判 定为同一颗粒的几率将随着 固粒容积浓度的增加而 减少 , 这必然使获得的结果产生误差 . l 一0.8―0 .

6 -

0 .

4 一O.2OO.20.40.

6 0 .

8 l f,R 图4距壁2cm测面速 度 矢量 图 图中符号 r表示从测试位置到 床 中心 的距离 , 表示床 中心到床壁 面的距 离,h表示测试位置距 地 面的高度 , 表示粒子轴向速度 , u表示粒子水平 方 向速度.在图6中可 以看 到颗粒径向速度在床核 心区略高 , 并且在径 向方 向从 中心 区到边壁 区速 度 逐渐减少.这表 明近壁 区颗粒径 向速 度较低 , 颗粒 主要是沿轴向方 向运动. 结果显示在床 中从核 心区 ( 大 多数 颗粒 向上流 动) 到边壁 区( 大多数颗粒 向下流动 ) 存 在一个过 渡区,从颗粒速度分布可以看 出在该区域 内流型复杂. 在过渡区 , 当一些颗粒向上流动时 , 有很多颗粒 向下 流动 , 同时有很多颗粒从核心区运动到边壁 区, 并且 有很多颗粒从边壁区运动到核心区. ―― … 一一广~ 一 谣礓 l I 疆I ―r 了OOOOOOOOOOOO ;