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球形颗粒在静止溶液中自由上升行为研究

作　者: 姜远新
导　师: 李维仲
学　校: 大连理工大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 固液两相流照相法高速摄影仪自旋角速度 Magnus力
分类号: O359
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 51次
引　用: 1次
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内容摘要

固液两相流在自然界和工程技术领域都普遍存在,例如夹带泥沙的江、河及海水等,动力、化工、采矿、建筑等工业中广泛使用的水利和气力输送,矿浆、纸浆、胶浆等的流动。固液两相流问题的研究无论对于了解自然界还是在工程技术领域中都有着重要的意义。本文运用理论分析和实验研究相结合的手段,分析了一个简化的模型——球形颗粒在静止溶液中自由上升,测量和分析了球形颗粒在溶液中上升时的竖直速度、水平速度以及自身旋转角速度,总结了颗粒运动的规律。在对前人研究成果总结分析的基础上,进行了理论建模,并对所得结果进行了分析。在对颗粒上升的研究过程中,主要运用了实验手段,运用高速摄影仪对颗粒上升的全过程进行了照相、观测,记录了颗粒在上升过程中的运动轨迹,然后利用计算机技术对所得轨迹进行图像处理分析,增强了颗粒运动轨迹的可视化,使其结果的准确性大大提高。结果表明,球形颗粒在水中以螺旋方式上升,且不断地做自旋运动,说明颗粒在溶液中上升时,受到不可忽视的横向力作用。通过对不同小木球进行实验,发现在开始上升后很短的时间内,小木球的竖直和水平速度都会达到一个稳定的最大值,并保持在这个最大值继续匀速上升,这与文中理论分析得到的结论相吻合。本文还通过对小木球在稳定时期竖直方向和水平方向速度大小及小木球自旋角速度大小的测量计算,间接得到小木球处于上升稳定阶段时所受Magnus力的大小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 本课题研究意义  8
  1.2 两相流研究的发展情况  8-9
  1.3 固液两相流运动的研究现状  9-12
  1.4 本文工作简介  12-13
2 理论分析及数学模型  13-23
  2.1 模型描述  13
  2.2 颗粒受力分析  13-19
    2.2.1 竖直方向受力分析  13-17
    2.2.2 水平方向受力分析  17-19
  2.3 颗粒运动方程  19-22
    2.3.1 颗粒竖直方向运动方程  19-20
    2.3.2 颗粒水平方向运动方程  20-22
  2.4 结论预测  22-23
3 实验系统与研究方法  23-32
  3.1 实验系统  23-27
    3.1.1 实验装置说明  23-26
    3.1.2 实验步骤操作说明  26-27
  3.2 研究方法  27-32
    3.2.1 图像采集  27
    3.2.2 图像处理  27-29
    3.2.3 数据采集  29-32
4 实验结果及分析  32-45
  4.1 竖直速度  32-39
  4.2 水平速度  39-42
  4.3 颗粒自旋角速度  42-44
  4.4 Magnus力  44
  4.5 实验小结  44-45
5 结论与展望  45-47
  5.1 结论  45
  5.2 展望  45-47
参考文献  47-49
附录A 符号及名称  49-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  50-51
致谢  51-52

球形颗粒在静止溶液中自由上升行为研究

内容摘要

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