發(fā)布時間：2020-11-01 16:12

　　 氣固兩相流廣泛存在于自然界和工業(yè)生產過程中,對其參數的準確測量有利于提高生產效率、降低能耗以及減少環(huán)境污染。由于氣固兩相流具有流動復雜、參數分布不均勻的特征,氣固兩相流參數測量一直是國內外研究者們致力于攻克的難題。近幾十年基于靜電法的檢測方法在理論和應用方面均獲得了快速的發(fā)展。內壁嵌裝式靜電傳感器具有結構簡單,耐磨和耐壓性能好、靈敏度高等優(yōu)點,是目前工業(yè)現場主要使用的傳感器形式。該傳感器的測量信號既包含感應電荷信號,也包含轉移電荷信號。轉移和感應電荷信號由于來源不同,對于氣固兩相流的表征角度也不相同,轉移和感應電荷信號的有效分解對于提高檢測精度和可靠性具有重要價值。本文重點針對感應信號的提取展開研究。1、利用COMSOL軟件對內壁嵌裝式靜電傳感器進行建模分析,獲得了傳感器的空間靈敏度分布。并在此基礎上建立了感應電荷信號模型,通過仿真發(fā)現感應電荷信號頻譜為具有一定的信號帶寬的單峰曲線,頻帶特征與顆粒速度、顆粒所處位置有關。當顆粒速度越快,越靠近電極時,感應電荷信號帶寬范圍越往高頻處移動,且信號頻帶范圍越寬。并搭建了單顆粒實驗裝置和帶式裝置進行實驗,實驗結果與仿真結果一致。2、在天津大學氣固兩相流裝置上進行內壁嵌裝式靜電傳感器和外壁貼裝式靜電傳感器的對比實驗,發(fā)現內壁嵌裝式傳感器中的感應信號具有明顯的頻帶特征,且轉移電荷信號在整體信號中占有重要比重。3、由于感應電荷信號主要反映管道中隨輸送空氣流動顆粒的整體信息,符合凝固流型假設,相似性高;而轉移電荷信號由于來源于顆粒與電極的隨機接觸,相似性很低。基于此,本文提出一種基于DWT(Discrete Wavelet Transform,簡稱DWT)的自適應信號分解方法,根據分解后得到的信號分量的相關系數,選擇合適的信號分量重構成感應電荷信號,其余信號分量重構成轉移電荷信號,從而實現兩種信號的自適應分解。4、利用上下游信號進行互相關測速,與測量信號相比,分解重構得到的感應電荷信號的平均互相關系數從0.48提高到0.75,有利于氣固兩相流參數的準確測量。互相關速度的平均相對標準偏差從3.35%減小到2.69%,提高了測量的穩(wěn)定性。分解重構得到的轉移電荷信號的均方根值隨著顆粒質量流量及表觀空氣速度的升高有明顯的線性增長趨勢,這為顆粒質量流量的表征提供了一種有效手段。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O359;TN911.2
【部分圖文】：

3圖 2-3 三電極系統等效電路圖：凈電荷（Murnane 提出用“鏡像模型”來描述間的關系。最基礎的模型如圖 2-4（a）點電荷之間會形成一個等勢面。若在有型的搭建設想是：在該點電荷相對導體平同但極性相反的點電荷，則空間中產生電勢為 0，如圖 2-4（b）所示。圖中點度為2s

天津大學碩士學位論文，由于傳感器的邊界條件和氣固兩相流流動的復雜性，難以得到該模型。通過有限元仿真可有效地解決這些問題。 有限元仿真基于有限元仿真原理，以 COMSOLMultiphysics 有限元仿真軟件為平關的有限元仿真原理，可以對內壁嵌裝式靜電傳感器及氣力輸送管道進如圖 2-5 所示。

圖 2-6 內壁嵌裝式靜電傳感器截面空間靈敏度分布感應電荷iQ是其靈敏區(qū)域內所有電荷共同 ( , , ) ( , , ) iQ q r z S r z drd dz z)表示顆粒電荷分布， S ( r , , z)表示電極的 iidQIdt）代入，即可得2( , , , ) ( , , )( ) 1 ( ) ( )1 r zdq r z t S r z drd dzdtd q S dr d q S d d q S dzdr dt r d dt dz dtdq dS dS dSS v v v q drd
【參考文獻】

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本文編號：2865777