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基于PIV的颗粒污染油液动态性能影响因素分析
| 论文题名： | 基于PIV的颗粒污染油液动态性能影响因素分析 |
| 关键词： | 管道运输;油液污染;颗粒污染物;运动特性;流场涡旋;粒子图像测速 |
| 摘要： | 管道流在各种工业领域中都有广泛应用，油中不可避免地会混入颗粒污染物，所以掌握含颗粒污染物油液在管路中的运动特征和变化趋势对油液的污染控制乃至用油设备的安全运行都具有重要意义。本文以管路中含颗粒污染物的油液为研究对象，通过粒子图像测速（PIV，Particle Image Velocimetry）技术获取了在长为500mm，截面为40×40mm方管内油液的瞬态速度矢量数据，根据不同系统压力、不同颗粒污染度情况下对油液的流向法向瞬时速度、平均速度、湍流强度、雷诺应力等动态性能进行了分析，获取了油液的动态性能变化规律。根据流场涡旋的形成、长大、溃灭等发展历程，探讨流场涡旋与油液宏观运动特性之间的内在联系，揭示了油液动态性能的变化机理，为有效掌握油液的颗粒物污染状态和实现油液的污染控制奠定了基础。 论文的主要工作如下： （1）搭建粒子图像测速（PIV）技术实验平台，制订科学合理的实验方案，保证了实验测试数据的可靠性与准确性。通过配制5组含不同颗粒数目的油液（污染度分别为：17/12、18/13、19/13/、19/14、20/16），在8组系统压力条件下（0.10MPa-0.17MPa）对PIV实验参数进行调试与改进，利用PIV实验平台对不同油样进行图像采集，并采用Insight4G软件进行后处理获得各工况下流场的瞬态速度矢量数据。 （2）利用Tecplot、Matlab软件对PIV所采集的瞬态速度矢量数据进行分析处理，得到了系统压力对污染油液动态性能的影响。发现：油液整体平均速度随着压力的上升而增大，压力上升后流场的流动较为紊乱，流场中开始出现涡旋。在压力较小时流场中部区域平均速度较大，当压力逐渐增大时，流场平均速度最大的区域则转移到至管路下方。 （3）通过对软件处理得到的流场参数进行分析，对比5组不同污染度油液在管路中的变化，得到了污染度对油液动态性能的影响，实验表明：随着油液污染度升高，油中污染颗粒数目增加，流场流向时均速度与法向时均速度均有一定增长。油液中颗粒数目主要对流场中部和底部区域的时均速度有影响，对流场顶部区域的影响较小。油中颗粒数目的增多引起低速流体的上抛现象增强，使得近壁区雷诺应力增大。 （4）针对不同污染度以及不同压力条件下的流场流动信息，结合涡旋在流场中的产生、长大、溃灭过程，分析了管路流场中涡旋的发展对油液流动的影响，对流场中涡旋动态特征和油液宏观运动规律之间的关系进行了探讨，揭示了油液动态性能变化机理，为有效获取油液中的颗粒污染物的运动轨迹等提供了理论支撑。 |
| 作者： | 金兴 |
| 专业： | 环境保护技术与装备 |
| 导师： | 陈彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆工商大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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