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首页气液两相流中液相速度测量:电导探针实验与分析
"气液两相流中液相局部速度测量实验 (2005年),陈鸥、杨献勇、徐光捷,清华大学热能工程系" 这篇论文详细探讨了在气液两相流中如何有效地测量液相局部速度的问题。研究人员设计了一种创新的电导探针,该探针与电导检测仪表配套使用,同时集成了示踪物质的注入装置。这种一体化的设计使得在气水泡状流流型的冷态实验中,能够更准确地进行液相速度的测量。 实验过程采用了互相关技术来处理收集到的数据,这是一种常用于流体动力学研究中的技术,通过分析连续两个时间点的流体特征之间的关系,可以推算出流体的速度。通过这种方法,研究人员能够从实验数据中提取出液相的速度信息,并进行了详尽的结果分析和误差评估。实验结果显示,采用这种数据处理技术的测量系统能够提供令人满意的结果。 电导探针是这项工作的核心工具,它利用了不同介质(如气体和液体)之间电导率的差异来区分它们。由于电导探针具有良好的适应性,能够应对多种工况变化,而且可以进行多点测量,因此该方法不仅适用于气水泡状流,还可能被广泛应用于其他类型的两相流实验中,具有广阔的应用前景。 论文关键词包括两相流、局部速度、电导探针和相关技术,表明了研究的主要方向和技术手段。根据中图分类号O359.1,我们可以推断这属于物理学领域的研究,特别是流体力学部分。文献标识码A则表示这是一篇原创性的学术论文。 这篇2005年的论文为气液两相流中的液相速度测量提供了新的解决方案,通过电导探针和互相关技术的结合,提高了测量的精度和适用性,为后续的两相流研究提供了重要的参考。
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ISSN 1000-0054
CN
11-2223/N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci& T ech),
2005 年 第 45 卷 第 2 期
2005, V ol.45, N o.2
25/36
238-241
气液两相流中液相局部速度测量实验
陈 鸥, 杨献勇, 徐光捷
(清华大学 热能工程系, 北 京 100084)
收稿日期: 2004-03-19
作者简介: 陈鸥(1979-), 男(汉), 湖南, 硕士研究生。
通讯联系人:杨献勇,教授,
E-mail: yxyong @ m ails.tsinghua.edu.cn
摘 要: 针对气液两相流中液相局部速度测量的问题,设计
了一种电导探针和与其相配合的电导检测仪表,并将示踪物
质的注入装置和探针合为一体,在气水泡状流流型中进行冷
态实验,利用互相关技术对实验数据进行处理,获得液相速
度,并进行了实验结果和误差分析。结果表明,通过一定的数
据处理技术,此测量系统可以得到满意的测量结果。此外,由
于电导探针能够适应多工况的变化,而且可以进行多点测
量,因此可用于各种实验并具有广泛的应用前景。
关键词: 两相流; 局部速度; 电导探针; 相关
中图分类号: O 359.1 文献标识码:A
文章编号: 1000-0054(2005)02-0238-04
M easurem ents of lo cal liquid v e locities
in g as-liqu id two-phase flows
CHEN Ou
,
YANG Xianyong
,
XU Guangjie
(
Departm e nt of The rma l Engine e ring
,
Tsinghua University
,
Beijing 100084
,
China
)
Abstract
:Localliquidvelocitiesingas-liquidflowscannotbeeasily
m easured. A conductance probe including an injector to inject the
electrolyte tracer into the flow w as designed to m easure localliquid
velocities in gas-liquid tw o-phase flow s. T est data in bubbly flow s
w ere analyzed using cross correlation to ob tain the liquid velocity
distribu tion . T he m easured results and an error analysis show that
th e liquid velocity distribution obtained by the probe is reasonably
accurate. T he prob e ca n b e used in variou s ex perim ental
investigations of tw o-phase flow s due to its flexible design.
Key words
: tw o-phase flow ; local velocity; conductance probe;
cross correla tivity
气液两相流中液相局部速度是两相流研究中的
一个重要参数,目前对液相局部速度测量尚无成熟
的方法,黄雄斌、包雨云等曾采用电导探针法测量了
方形槽内固液两相流的液相速度
[1]
,但探针设计比
较复杂(其整体设计包含了一些位置调整、角度调整
等装置),不能应用于封闭管道内的测量; 电化学法
也可用来测量液相速度
[2]
,其测量原理是基于固定
实验物系和电极的理论推导,必须在一定的稳定工
况内标定然后进行测量,因而影响了其在动态测量
方面的应用。
相关测量法自问世以来,获得了广泛的应用,人
们一直致力于将其应用于两相流速度测量中,但对
于气液两相流中的液相速度测量,一个突出的困难
是如何产生并测量代表液相速度的示踪信号。本文
设计并制造了包含示踪物注入装置的电导探针,可
以实时产生与液相同步运动且易被电导探针探测的
示踪物质,并设计了与电导探针相匹配的测量仪表,
有效地解决了气液两相流中液相局部速度的测量
问题。
1
测量原理和测量系统
1
.
1
测速原理
本文设计的探针为双电极电导探针,沿管道轴
向布置两组距离一定的电极,通过探针在实验管道
内向待测流场内注入电解质溶液,在来流的作用下,
液相携带电解质溶液先后通过两对电极,从而引起
各电极之间电导信号的变化,然后通过小电导测量
仪得到两组相关的电导信号进行分析。
两对电极位于流体中相距
L
的
A
、
B
两点,当
与液相一起运动的电解质溶液流经电极时,会产生
明显的特征信号。设在
A
点测得的信号为
x
(
t
), 在
B
点测得的信号为
y
(
t
)。那么
y
(
t
)=
x
(
t
-λ), λ为
特征信号从
A
点传播到
B
点所需的时间,利用式
(1)所示的互相关函数,得到
R
xy
(τ)出现峰值的时间
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