CN117433736A - 一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 - Google Patents
一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117433736A CN117433736A CN202311358878.8A CN202311358878A CN117433736A CN 117433736 A CN117433736 A CN 117433736A CN 202311358878 A CN202311358878 A CN 202311358878A CN 117433736 A CN117433736 A CN 117433736A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- circular
- rectangular
- gas injection
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 101
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 26
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/08—Aerodynamic models
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明涉及气泡动力学实验装置技术领域,具体公开了一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,装置的变径通道包括过流通道、注气通道、整流器和连接法兰;所述过流通道入口段上设置有进气安装孔,并通过进气安装孔与注气通道连通;所述过流通道的入口和出口处内嵌设置有用于减缓消除法兰连接处不同形状或口径引起流场脉动的整流器,并在过流通道的两端部分别设置有用于与实验回路标准法兰连接的连接法兰。本发明装置可解决一般节流装置中气泡运动方程中的非线性压力梯度问题,适用于复杂泡状流系统的单气泡输运特性分析及相关设备的设计和研发。
Description
技术领域
本发明涉及泡动力学实验装置技术领域,具体涉及一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置。
背景技术
根据牛顿第二定律,流经变径通道的气泡运动方程为:
其中,FI为作用于气泡上的惯性作用力,右边第一项为压力梯度力,第二项为为附加质量力,均涉及轴向速度梯度;Fd、Fl、Fanother分别为曳力、升力和其它作用力,如湍流耗散力、壁面润滑力、历史力等;ρ和U分别为液体密度和横截面平均流速,VB和UB为气泡体积和运动速度;d/dt为质点导数。对于传统的气泡动力学研究装置或工程装备(如气液两相流流量计、气泡发生器、空化管等),变径通道通常采用典型的文丘里结构,由于典型的文丘里结构变径位置采用线性的素线设计,所以轴向速度梯度非定值,则气泡运动方程中的压力梯度力和附加质量力为非线性项,给气泡动力学分析带来极大的不便,特别是在分析气泡所受曳力和升力时困难重重。因此,亟需一种能保证横截面积上的平均压力梯度线性化,使气泡动力学方程求解变得简单,同时也为加速流场中气泡曳力和升力模型的修正提供可行方法的气泡动力学实验装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,解决了上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,所述装置的变径通道包括过流通道、注气通道、整流器和连接法兰;所述过流通道入口段上设置有进气安装孔,并通过进气安装孔与注气通道连通;所述过流通道的入口和出口处内嵌设置有用于减缓消除法兰连接处不同形状或口径引起流场脉动的整流器,并在过流通道的两端部分别设置有用于与实验回路标准法兰连接的连接法兰。
优选的,所述的变径通道包括圆形和矩形两种通道结构,当变径通道为圆形通道时,圆形变径通道由圆形通道过流通道、圆形通道注气通道、圆形通道整流器和圆形通道连接法兰组成;
所述圆形过流通道由圆形通道入口段、圆形通道渐缩/渐扩变径段、圆形通道喉部和圆形通道出口段构成;所述圆形通道入口段通过圆形通道进气管安装孔连通圆形通道注气通道;
所述圆形通道注气通道由圆形通道注气通道进气管、圆形通道注气通道整流板和圆形通道注气通道毛细进气管组成;所述圆形通道入口段的入口和圆形通道出口段的出口位置分别内嵌布置两个圆形通道整流器,圆形通道过流通道的两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的圆形通道连接法兰。
优选的,所述的变径通道包括圆形和矩形两种通道结构,当变径通道为矩形通道时,矩形变径通道由矩形过流通道、矩形通道注气通道、矩形通道整流器和矩形通道连接法兰组成;
所述矩形过流通道由矩形通道入口段、矩形通道渐缩/渐扩变径段、矩形通道喉部和矩形通道出口段构成;所述矩形通道入口段通过矩形通道进气管安装孔连通矩形通道注气通道;
所述矩形通道注气通道由矩形通道注气通道进气管、矩形通道注气通道整流板和矩形通道注气通道毛细进气管组成;所述矩形通道入口段的入口和矩形通道出口段的出口位置分别内嵌布置两个矩形通道整流器,矩形通道过流通道两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的矩形通道连接法兰。
优选的,所述圆形通道注气通道进气管和圆形通道注气通道毛细管垂直连通,二者外围均设置有圆形通道注气通道整流板;所述圆形通道注气通道整流板的结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
优选的,圆形通道入口段的入口和圆形通道出口段的出口位置分别内嵌布置的两个圆形通道整流器是相隔一定距离设置的;所述圆形通道整流器结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成;
所述圆形通道连接法兰的中心过流面内径与圆形过流通道内径相同。
优选的,所述矩形通道注气通道进气管和矩形通道注气通道毛细管垂直连通,二者外围均设置有矩形通道注气通道整流板;所述矩形通道注气通道整流板的结构为垂直交叉的薄板,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
优选的,矩形通道入口段的入口和矩形通道出口段的出口位置分别内嵌布置的两个矩形通道整流器是相隔一定距离设置的;所述矩形通道整流器结构为垂直交叉的薄板;
所述矩形通道连接法兰的中心过流面尺寸与矩形过流通道尺寸相同。
优选的,通过采取特殊函数设计的圆形通道渐缩/渐扩变径段和矩形通道渐缩/渐扩变径段,满足沿程横截面积变化时,平均流速关于主流方向的速度梯度变化恒定,即气泡运动方程中轴向速度U关于x方向的偏导数的为常量:
其中,aNOZ=0为变径通道内流体介质的横截面平均加速度;
所述圆形通道渐缩/渐扩变径段的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,右侧的“±”取正时表示渐缩通道,取负时表示渐扩通道;π为圆周率;θ为直管段和变径段连接处所构成的初始角度,常用角度为5.0°~12.5°;yth为文丘里管喉部直径;yNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线纵坐标值,xNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线横坐标值,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth);Q为流体介质体积流量;
所述矩形通道渐缩/渐扩变径段的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,zth为矩形通道高度,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth),Q为流体介质体积流量;根据上述函数设计的变径通道,流体介质流经变径通道时的横截面平均加速度aNOZ=0为定值,该定值取决于根据实验研究需求所取的θ值。
优选的,所述过流通道是由亚克力材质加工而成;所述注气通道和整流器是由不锈钢加工而成。
本发明的有益效果是:本发明装置可解决一般节流装置中气泡运动方程中的非线性加速度的问题,适用于复杂气泡动力学系统的气泡输运特性分析及相关设备的设计和研发,如在气泡动力学研究领域可在气泡加速度恒定条件下分析加速流场中的气泡曳力/升力模型修正等,在工程应用领域可用于工业气泡制备、喷雾冷却和污水处理等背景的气泡发生器、喷嘴和空化发生器等设备的设计。本装置的应用简化气泡动力学分析过程,有利于研究人员更深入地了解加速流场中的气泡受力过程及气泡输运特性。
附图说明
图1为本发明实验装置结构示意图;
图2为圆形过流通道主视图和俯视图;
图3为圆形通道注气通道主视图、左视图和俯视图;
图4为圆形通道整流器主视图和右视图;
图5为圆形通道的连接法兰主视图和右视图;
图6为矩形过流通道主视图和俯视图;
图7为矩形通道注气通道主视图、左视图和俯视图;
图8为矩形通道整流器主视图和右视图;
图9为圆形通道的连接法兰主视图和右视图;
图10为圆形通道渐扩段与喉部连接处四种不同初始角度对应的轴向速度梯度/加速度值的曲线轮廓图,(a)为轴向速度梯度图,(b)为加速度值的曲线轮廓图;
图11为矩形通道渐扩段与喉部连接处四种不同初始角度对应的轴向速度梯度/加速度值的曲线轮廓图;(a)为轴向速度梯度图,(b)为加速度值的曲线轮廓图;
图中,1-圆形通道过流通道、2-圆形通道注气通道、3-圆形通道整流器、4-圆形通道连接法兰、5-矩形通道过流通道、6-矩形通道注气通道、7-矩形通道整流器、8-矩形通道连接法兰、11-圆形通道入口段、12-圆形通道渐缩/渐扩变径段、13-圆形通道喉部、14-圆形通道出口段、15-圆形通道进气管安装孔、21-圆形通道注气通道进气管、22-圆形通道注气通道整流板、23-圆形通道注气通道毛细进气管、51-矩形通道入口段、52-矩形通道渐缩/渐扩变径段、53-矩形通道喉部、54-矩形通道出口段、55-矩形通道进气管安装孔、61-矩形通道注气通道进气管、62-矩形通道注气通道整流板、63-矩形通道注气通道毛细进气管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图11,本发明提供一种技术方案:一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,如图1所示,所述装置的变径通道包括过流通道、注气通道、整流器和连接法兰;所述过流通道入口段上设置有进气安装孔,并通过进气安装孔与注气通道连通;所述过流通道的入口和出口处内嵌设置有用于减缓消除法兰连接处不同形状或口径引起流场脉动的整流器,并在过流通道的两端部分别设置有用于与实验回路标准法兰连接的连接法兰。所述的变径通道包括圆形和矩形两种通道结构。
将轴向速度梯度恒定的气泡动力学研究变径通道实验装置(包括圆形通道和矩形通道)通过法兰连接至实验回路中时,该装置可直接与相应尺寸的标准法兰连接。液体介质经通道入口流入,气体介质以单独气泡的形式经注气通道由毛细管流入液体介质,毛细管位于通道横截面几何中心位置,出口法线法向与主流方向一致,两相流经过渐缩/渐扩变径通道及喉部后从通道出口流出,其中,变径通道内侧的出、入口位置均布置两个整流器,注气通道表面同样设置整流板,目的在于尽可能地消除出、入口效应及液体绕流时产生的非稳态的涡流动结构。这样,毛细管出口生成的独立气泡可相对稳定地沿通道横截面几何中心位置做加速/减速运动。
过流通道是由亚克力材质加工而成,注气通道和整流器是由不锈钢加工而成。所有亚克力材料与不锈钢材料连接部分采用无影胶并使用紫光灯照射的方式粘牢。
进一步的,当变径通道为圆形通道时,圆形变径通道由圆形通道过流通道1、圆形通道注气通道2、圆形通道整流器3和圆形通道连接法兰4组成;
如图2所示,圆形过流通道1由圆形通道入口段11、圆形通道渐缩/渐扩变径段12、圆形通道喉部13和圆形通道出口段14构成;所述圆形通道入口段11通过圆形通道进气管安装孔15连通圆形通道注气通道2;
如图3所示,圆形通道注气通道2由圆形通道注气通道进气管21、圆形通道注气通道整流板22和圆形通道注气通道毛细进气管23组成;所述圆形通道入口段11的入口和圆形通道出口段14的出口位置分别内嵌布置两个圆形通道整流器3,圆形通道过流通道1的两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的圆形通道连接法兰4。圆形通道整流器和圆形通道连接法兰的结构主视图如图4和图5所示。
进一步的,当变径通道为矩形通道时,矩形变径通道由矩形过流通道5、矩形通道注气通道6、矩形通道整流器7和矩形通道连接法兰8组成;
如图6所示,矩形过流通道5由矩形通道入口段51、矩形通道渐缩/渐扩变径段52、矩形通道喉部53和矩形通道出口段54构成;所述矩形通道入口段51通过矩形通道进气管安装孔55连通矩形通道注气通道6;
如图7所示,矩形通道注气通道6由矩形通道注气通道进气管61、矩形通道注气通道整流板62和矩形通道注气通道毛细进气管63组成;所述矩形通道入口段51的入口和矩形通道出口段54的出口位置分别内嵌布置两个矩形通道整流器7,矩形通道过流通道5两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的矩形通道连接法兰8。矩形通道整流器和矩形通道连接法兰的结构主视图如图8和图9所示。
进一步的,圆形通道注气通道进气管21和圆形通道注气通道毛细管23垂直连通,二者外围均设置有圆形通道注气通道整流板22;所述圆形通道注气通道整流板22的结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
进一步的,圆形通道入口段11的入口和圆形通道出口段14的出口位置分别内嵌布置的两个圆形通道整流器3是相隔一定距离设置的;所述圆形通道整流器3结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成,用来消除法兰连接处不同形状或口径引起的流动脉动。
进一步的,圆形通道连接法兰4的中心过流面内径与圆形过流通道1内径相同。其余尺寸与标准法兰尺寸相同,由于圆形过流通道1内进口和出口处都安装有整流器,因此可直接与标准法兰连接而不会引起过大的流动脉动。
进一步的,所述矩形通道注气通道进气管61和矩形通道注气通道毛细管63垂直连通,二者外围均设置有矩形通道注气通道整流板62;所述矩形通道注气通道整流板62的结构为垂直交叉的薄板,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
进一步的,矩形通道入口段51的入口和矩形通道出口段54的出口位置分别内嵌布置的两个矩形通道整流器7是相隔一定距离设置的;所述矩形通道整流器7结构为垂直交叉的薄板,用来消除法兰连接处不同形状或口径引起的流动脉动。
进一步的,矩形通道连接法兰8的中心过流面尺寸与矩形过流通道5尺寸相同。其余尺寸与标准法兰尺寸相同,由于矩形过流通道5内进口和出口处都安装有整流器,因此可直接与标准法兰连接而不会引起过大的流动脉动。
进一步的,通过采取特殊函数设计的圆形通道渐缩/渐扩变径段12和矩形通道渐缩/渐扩变径段52,满足沿程横截面积变化时,平均流速关于主流方向的速度梯度变化恒定,即气泡运动方程中轴向速度U关于主流方向即x方向的偏导数的为常量:
其中,aNOZ=0为变径通道内流体介质的横截面平均加速度;
当通道横截面为圆形时,所述圆形通道渐缩/渐扩变径段12的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,右侧的“±”取正时表示渐缩通道,取负时表示渐扩通道;π为圆周率;θ为直管段和变径段连接处所构成的初始角度,常用角度为5.0°~12.5°;yth为文丘里管喉部直径;yNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线纵坐标值,xNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线横坐标值,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth);Q为流体介质体积流量;
当通道横截面为矩形时,所述矩形通道渐缩/渐扩变径段52的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,zth为矩形通道高度,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth),Q为流体介质体积流量;根据上述函数设计的变径通道,流体介质流经变径通道时的横截面平均加速度aNOZ=0为定值,该定值取决于根据实验研究需求所取的θ值。
图10为圆形通道渐扩段与喉部连接处四种不同初始角度对应的轴向速度梯度/加速度值的曲线轮廓图。在本实施例中,圆形通道喉部直径yth=8mm,喉径比为1:2,即圆形通道入口段和出口段直径16mm,流体介质体积流量为2.4m3/h,圆形通道喉部与渐扩段/渐缩段所构成的初始角度为θ=5.0°/7.5°/10.0°/12.5°。
图11为矩形通道渐扩段与喉部连接处四种不同初始角度对应的轴向速度梯度/加速度值的曲线轮廓图。在本实施例中,矩形通道喉部宽度yth=4mm,喉径比为1:2,即矩形通道入口段和出口段宽度16mm,整个矩形过流通道的厚度zth=8mm。流体介质体积流量为2.4m3/h,矩形通道喉部与渐扩段/渐缩段所构成的初始角度为θ=5.0°/7.5°/10.0°/12.5°。
通过本发明装置在气泡动力学实验中,通过高速摄像技术获得可视化的数字图像资料,通过数字图像处理技术获得气泡运动学基础参数和几何参数,进一步根据气泡动力学理论获得更多关键的气泡动力学参数。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于,所述装置的变径通道包括过流通道、注气通道、整流器和连接法兰;所述过流通道入口段上设置有进气安装孔,并通过进气安装孔与注气通道连通;所述过流通道的入口和出口处内嵌设置有用于减缓消除法兰连接处不同形状或口径引起流场脉动的整流器,并在过流通道的两端部分别设置有用于与实验回路标准法兰连接的连接法兰。
2.根据权利要求1所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:所述的变径通道包括圆形和矩形两种通道结构,当变径通道为圆形通道时,圆形变径通道由圆形通道过流通道(1)、圆形通道注气通道(2)、圆形通道整流器(3)和圆形通道连接法兰(4)组成;
所述圆形过流通道(1)由圆形通道入口段(11)、圆形通道渐缩/渐扩变径段(12)、圆形通道喉部(13)和圆形通道出口段(14)构成;所述圆形通道入口段(11)通过圆形通道进气管安装孔(15)连通圆形通道注气通道(2);
所述圆形通道注气通道(2)由圆形通道注气通道进气管(21)、圆形通道注气通道整流板(22)和圆形通道注气通道毛细进气管(23)组成;所述圆形通道入口段(11)的入口和圆形通道出口段(14)的出口位置分别内嵌布置两个圆形通道整流器(3),圆形通道过流通道(1)的两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的圆形通道连接法兰(4)。
3.根据权利要求1所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:所述的变径通道包括圆形和矩形两种通道结构,当变径通道为矩形通道时,矩形变径通道由矩形过流通道(5)、矩形通道注气通道(6)、矩形通道整流器(7)和矩形通道连接法兰(8)组成;
所述矩形过流通道(5)由矩形通道入口段(51)、矩形通道渐缩/渐扩变径段(52)、矩形通道喉部(53)和矩形通道出口段(54)构成;所述矩形通道入口段(51)通过矩形通道进气管安装孔(55)连通矩形通道注气通道(6);
所述矩形通道注气通道(6)由矩形通道注气通道进气管(61)、矩形通道注气通道整流板(62)和矩形通道注气通道毛细进气管(63)组成;所述矩形通道入口段(51)的入口和矩形通道出口段(54)的出口位置分别内嵌布置两个矩形通道整流器(7),矩形通道过流通道(5)两端部设置有用于与实验回路标准法兰连接的矩形通道连接法兰(8)。
4.根据权利要求2所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:所述圆形通道注气通道进气管(21)和圆形通道注气通道毛细管(23)垂直连通,二者外围均设置有圆形通道注气通道整流板(22);所述圆形通道注气通道整流板(22)的结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
5.根据权利要求2所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:圆形通道入口段(11)的入口和圆形通道出口段(14)的出口位置分别内嵌布置的两个圆形通道整流器(3)是相隔一定距离设置的;所述圆形通道整流器(3)结构由辐射对称布置的薄板和不同直径的环状薄板组成;
所述圆形通道连接法兰(4)的中心过流面内径与圆形过流通道(1)内径相同。
6.根据权利要求3所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:所述矩形通道注气通道进气管(61)和矩形通道注气通道毛细管(63)垂直连通,二者外围均设置有矩形通道注气通道整流板(62);所述矩形通道注气通道整流板(62)的结构为垂直交叉的薄板,用于消除流体介质经过注气管时形成的卡门涡街或上游的涡流,从而保证毛细管生成的气泡稳定运动。
7.根据权利要求3所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:矩形通道入口段(51)的入口和矩形通道出口段(54)的出口位置分别内嵌布置的两个矩形通道整流器(7)是相隔一定距离设置的;所述矩形通道整流器(7)结构为垂直交叉的薄板;
所述矩形通道连接法兰(8)的中心过流面尺寸与矩形过流通道(5)尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:通过采取特殊函数设计的圆形通道渐缩/渐扩变径段(12)和矩形通道渐缩/渐扩变径段(52),满足沿程横截面积变化时,平均流速关于主流方向的速度梯度变化恒定,即气泡运动方程中轴向速度U关于x方向的偏导数的为常量:
其中,aNOZ=0为变径通道内流体介质的横截面平均加速度;
所述圆形通道渐缩/渐扩变径段(12)的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,右侧的“±”取正时表示渐缩通道,取负时表示渐扩通道;π为圆周率;θ为直管段和变径段连接处所构成的初始角度,常用角度为5.0°~12.5°;yth为文丘里管喉部直径;yNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线纵坐标值,xNOZ为通道变径处渐扩/渐缩曲线横坐标值,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth);Q为流体介质体积流量;
所述矩形通道渐缩/渐扩变径段(52)的流体介质加速度及曲线设计函数为:
其中,zth为矩形通道高度,曲线原点位置为(xNOZ=0,yNOZ=0.5yth),Q为流体介质体积流量;根据上述函数设计的变径通道,流体介质流经变径通道时的横截面平均加速度aNOZ=0为定值,该定值取决于根据实验研究需求所取的θ值。
9.根据权利要求1所述的基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置,其特征在于:所述过流通道是由亚克力材质加工而成;所述注气通道和整流器是由不锈钢加工而成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311358878.8A CN117433736A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311358878.8A CN117433736A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117433736A true CN117433736A (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89547322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311358878.8A Pending CN117433736A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117433736A (zh) |
-
2023
- 2023-10-19 CN CN202311358878.8A patent/CN117433736A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0532697B1 (en) | Laminar flow elbow system | |
Cockrell et al. | A review of incompressible diffuser flow: a reappraisal of an article by GN Patterson entitled ‘Modern diffuser design’which was published in this journal twenty‐five years ago | |
JP3122320B2 (ja) | 気液溶解混合装置 | |
CN1646885A (zh) | 平均孔板基本流量元件 | |
CN104895852B (zh) | 一种旋流式射流泵 | |
CN105570598B (zh) | 管道整流装置 | |
CN106523830A (zh) | 一种带导流筋板90°弯管 | |
JP2021177093A (ja) | 管路内用整流装置 | |
CN103726973B (zh) | 基于能量梯度理论的混流式水轮机尾水管改进方法 | |
CN117433736A (zh) | 一种基于轴向压力梯度项线性处理的气泡动力学实验装置 | |
CN206348030U (zh) | 整流器 | |
CN107715720B (zh) | 一种文丘里混合器 | |
CN105587717B (zh) | 可自调式管道整流装置 | |
Ando et al. | Flow characteristics over forward facing step and through abrupt contraction pipe and drag reduction | |
CN208057529U (zh) | 一种有效抑制叶片表面空化的射流装置 | |
CN116735148A (zh) | 一种基于引射原理的水洞实验装置、系统及方法 | |
CN111706579B (zh) | 适用于弯管后端流体流速分布调整的流动调整器 | |
CN207246795U (zh) | 一种气液界面与流速调节器 | |
Singh et al. | Experimental Investigations on non-circular ejector air diffusers | |
Wu et al. | Experimental and CFD investigations of choked cavitation characteristics of the gap flow in the valve lintel of navigation locks | |
CN203867991U (zh) | 一种泵装置用渐扩出水弯管 | |
Zaryankin et al. | Theoretical foundations of increasing the efficiency of wide-angle diffusers and practical results of new solutions to this problem | |
Voutsinas et al. | Investigation of bubble size effect on vertical upward bubbly two-phase pipe flow consisted with an abrupt expansion | |
KR100552254B1 (ko) | 저손실 오리피스 유량계 | |
JP2000337935A (ja) | 整流装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |