光纤式质量流量计的研究

研究出一种光纤传感器与电磁涡流传感器相结合的新型质量流量计,并给出理论模型和实际系统结构。该流量计对旋涡发生体进行了独特设计,即将光纤嵌入到旋涡发生体内部构成光纤式升力检测器。利用光纤的微弯损耗特性,检测出流体流经旋涡发生体时产生的变动升力大小,结合信号电极测量出的涡流频率,由单片机计算出流体质量流量。与其它质量流量计相比,光纤式质量流量计结构简单,抗干扰能力强。以水为被测对象的实验证明,其测量结果的相对误差在1%以内。     

压电晶体式涡街流量传感器及其信号处理

正一、压电晶体传感器漩涡发生体是涡街流量计的关键部件,仪表的流量特性(仪表系数、线性度、范围度等)和阻力特性都与它的几何形状、几何参数和排列方式密切相关。流体通过漩涡发生体后,伴随漩涡的形成和分离,在漩涡发生体周围流体会同步发生流速、压力变化和下游尾流周期振荡。根据涡街现象,检测涡街信号的方式有很多种,通过这些检测技术检测出涡街信号的频率和幅值,获取与流量有关的信息。     

影响涡街流量计准确度的因素

正一、影响因素涡街流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体,从而发生体两侧交替产生有规则的漩涡,漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列,产生一定的频率,通过公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St——斯特劳哈尔数,为无量纲数,与漩涡发生体及雷诺数有关;v——流速;d——发生体迎面宽度;D——公称通径)即可得出流速。一般来说,涡街流量计输出信号(频率)不受流体     

高压降迷宫套筒组合调节阀涡激振动仿真研究

针对高压降类调节阀涡激振动现象,设计多通道迷宫盘片和多级套筒组合高压降调节阀。基于计算流体动力学(CFD)和流固耦合模态分析法,计算调节阀内部瞬态流场及结构模态,得到其三种典型开度的流体流动情况,升力系数时域和频域特性曲线,以及模态频率和模态振型。分析结果表明:4s时刻,随调节阀开度减小,流体最大流速相应减小,第四级套筒外部流道区域的大涡逐渐形成小涡。调节阀全开时流体升力系数波动比70%和40%开度时更为剧烈,一阶模态频率、二阶模态频率均随开度的增大而增大。调节阀模态频率没有落在漩涡脱落主频率范围内,调节阀不会发生涡激振动锁定现象。     

气体涡街流量计仪表系数测量结果的不确定度分析

一、涡街流量计的工作原理及测量方法涡街流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体,从而发生体两侧交替地产生有规则的漩涡,漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列,发生一定的频率,通过以下公式即可得出流速:f=St×v/(1-1.27d/D)×d式中:St——斯特劳哈尔数,为无量纲数,与漩涡发生体及雷诺数有关;v——流速;d——发生体迎面宽度;D——公称通径。临界流文丘里喷嘴由一个光滑的圆形入口部分收敛到最低咽喉区,气体通过喷嘴时,其速度增加,它的密度减小。在喉部,最小面积达到所需的音速     

有源光纤式流量传感器的研究进展

光纤式有源流量传感器是近年来发展起来的一种基于光纤传感技术、流量检测技术的新型流量传感器.目前,主要将金属薄膜的光热转换效应或电阻的热效应与光纤及光纤光栅的温度、应力特性(在流体环境下光的强度、频率、波长及相位等受温度、应力调制的特性)相结合并制得一类新型的光纤有源流量传感器,包括光纤光栅点式及光纤散射(布里渊、瑞利)分布式有源流量传感器.通过文献综述的方式来介绍有源光纤式流量传感器的工作原理、种类及其研究进展,旨在为今后研究提供方法.     

涡街流量计的数值计算研究

<正>一、简介涡街流量计的测量原理如图1所示。在流体管道中插入一定形状的漩涡发生体(阻流体),当流体绕过发生体后,在发生体两侧会交替产生规则的漩涡,这种漩涡称卡门涡街。     

气举用振荡脉冲射流破碎器的研究

本文着重研究了气举用振荡脉冲射流破碎器在淹没条件下的动态特性、冲蚀特性和现场试验情况。实验表明在淹没条件下振荡脉冲射流不仅具有强烈的动态脉动冲击特性，而且具有波动的径向流动（附壁流动）。在相同条件下振荡压力能破碎连续射流所不能破坏的土岩，而且能产生波动上举力；波动的径向流动使作用在破碎的土岩颗粒上的升力增大，使作用在土岩颗粒上的上举力大于压持力，导致土岩颗粒易于流动。在气举上使用脉冲射流喷嘴，其轴吸浓度稳定，提取的固液混合液浓度比采用连续射流喷嘴时的大。     

两相流作用下旋转三角形排列管束流弹失稳振动特性实验研究

在空气-水两相流实验装置上对节径比为1.48的旋转三角形排列的传热管束进行了两相流作用下的流弹失稳振动特性实验,分别对传热管的升力方向和阻力方向进行测量,研究了传热管束在空泡份额为0,20%,40%,60%,80%和90%下漩涡脱落情况以及发生流弹失稳的临界流速。结果表明:阻力方向没有发生失稳现象;对于同种频率的传热管束,临界流速随着空泡份额的增加而增大;在同一空泡份额下,临界流速与传热管频率成正比;空泡份额低于20%时,传热管束会出现漩涡脱落。     

基于LBM方法的涡街流量计数值模拟研究

采用多松弛格子Boltzmann方法,运用二阶插值反弹格式(IBB)处理涡街漩涡发生体曲面边界,同时结合雷诺平均N-S方法(RANS)以及亚格子模型(SGS)处理湍流,对涡街流量计流场进行了数值仿真模拟。参照检定规程,选取DN80涡街流量相应流量点进行重复性、稳定性实验以及数值仿真计算。结果表明,数值仿真计算测得的漩涡脱落频率与实验数据具有较好的一致性,LBM方法作为基础方法能够用于涡街流量计仿真工程应用。     

光纤流量计初探

基于光纤的性能优势和光纤传感器的发展前景，文章利用光的强度受流量调制的特性，在传统涡街流量传感器基础上，设计了一种光纤流量计。文章阐述了光纤微弯损耗机理和光纤涡街流量传感器的工作原理，在此基础上提出了光纤涡街流量计系统设计模型，并进行了光纤涡街流量计的稳定性分析。     

基于大涡模拟和Lighthill声类比的孔腔流动发声特性研究

孔腔流动发声是气动声学研究领域重要的课题,基于大涡模拟和Lighthill声类比方法,探讨了气体在孔腔流动的流激噪声的发声特性。模拟结果表明,孔腔边界层出口剪切涡、边棱处涡街和腔体内反馈涡的运动诱导了孔腔发声,具有明显的偶极子特性,在高频段腔体内激发了声学驻波模态。通过模拟与实验对比分析了不同流量下噪声量级以及频谱分布规律,研究结果表明:24 kHz以下的声频谱会表现出波峰小范围迁移;24 kHz以上频率对应的声压级随流量增大而增大;腔体长度和特征频率近似满足Strouher公式,即声频特征频率随腔体长度的增大而减小。上述研究结果为下一步设计在线监测安全阀泄漏的报警超声波发声器提供了理论依据。     

基于涡流发生器控制民机后体流动分离与减阻机理的实验研究

该文通过风洞测力、油流和PIV流动显示测量实验,研究了涡流发生器对民机后体流动分离控制及减阻机理。实验结果表明:涡流发生器的高度、安装角度和安装位置是影响后体流动分离控制的主要参数,前缘后掠角度和长度等参数的影响相对较小;负迎角时在靠近机身尾部位置布置涡流发生器的减阻效率较高;较佳的涡流发生器控制方案中,后体分离的油流聚集线明显后移,同时空间PIV测得的分离涡量明显变小,从机理上印证了测力结果。     

倒角切角对方柱气动性能影响的大涡模拟研究

倒角和切角措施对方柱的气动力及流场影响很大,常作为方柱流动控制的手段,采用大涡模拟方法,以雷诺数22000的方柱为研究对象,考虑了角部措施(角部变化率10%)的影响,对均匀流场下标准方柱、倒角和切角方柱周围流场及气动性能进行了模拟研究。通过将标准方柱大涡模拟结果与相关文献的试验和数值模拟结果对比,验证了该方法及参数取值的有效性;研究分析了倒角和切角措施对方柱风压分布和气动力的影响,并着重从时均流场和瞬态流场角度分析了角部处理措施对方柱气动性能的影响机理。结果表明,倒角和切角措施对方柱表面风压分布和气动力均有一定影响,其中对方柱表面流动分离区的风压系数影响更为显著。采用角部处理措施后,方柱前缘角区的流动分离受到影响,分离剪切层扩散角更小,侧面的分离涡更贴近壁面,从而在方柱侧面形成再附,尾流变窄,旋涡脱落频率成分更为复杂,使得方柱的平均阻力系数更小,气动力脉动强度更弱,旋涡脱落频率更高、强度更弱。     

混流式水轮机小开度下导水机构内湍流特性和叶道涡结构研究

为准确捕捉小开度流动的瞬态湍流特性,充分了解流场结构,采用滑移网格技术以及基于Vreman亚格子模型的全局动态大涡模拟方法,不仅得到混流式水轮机全流道内速度、压力以及涡量的分布,同时捕捉到了活动导叶周围独特的流动形式和叶道涡的时空演化。计算结果表明:当高转速、小开度工况时,流道内流体的圆周速度占有绝对优势,加强了导叶后尾迹涡的相互影响,致使流道中发生更为剧烈和复杂的漩涡、脱流等各种水力不稳定现象。从蜗壳到转轮室的压力脉动均以低频为主,主要的频率能量成分基本相同,说明小开度低频异常振动与压力波的传递有关。叶道涡是致使叶片疲劳破坏的主要因素。     

海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正

对输送液体的模型管道进行了涡激振动试验研究,试验结果表明:当理论涡脱频率与管道的固有频率不一致时,作用在振荡管道上的涡激力并非简谐扰力,而是具有一定带宽的窄带随机扰力。因此,管道的涡激振动响应也是一个随机过程。当理论涡脱频率与管道的固有频率接近时,管道的涡激振动响应逼近简谐振动。试验结果也表明:作用在振荡圆柱体上的涡激力频率不仅是流速和圆柱体直径的函数,也是圆柱体固有频率的函数。     

ON THE STABILITY AND SEGREGATION OF SUSPENDED PARTICLES IN FLOW AND POLARIZATION FIELDS

The stability of an assembly of particles which are suspended in a flow field of a gas, under the action of force fields, is considered. It is shown that the stability of the particle dispersion depends on the composite energy density due to the flow and the force fields. The stability can be maintained by balancing the change occurring in the flow and force fields, so that the total energy density after the change remains fixed. This capability is well established in Magnetically Stabilized Fluidized Beds (MSFBs), where the magnetic field can be used to lower the energy of the system against the rise in the kinetic energy of the fluidizing gas. A general criterion for stability is formulated in terms of the balance between energy densities that can be assigned to the dispersion as a composite entity. The sedimentation behavior of particles fluidized by gas discloses the factors that affect the intensity of instability of these systems. Simulation of batch sedimentation of concentrated, i.e. low voidage, polydisperse particle mixtures shows that the evolution of voidage disturbances is enhanced at higher particle concentrations and narrower size distributions. Under these conditions, relaxation time of the system becomes too high so that the evolution of the disturbance cannot be suppressed. This behaviour is the result of fluid particle interaction and the high sensitivity of the system to relatively small voidage perturbation. The application of polarization fields can eliminate this high sensitivity and render the system more stable. The extra stability is achieved by formation of ordered, pearl chain structures of the polarized particles. These structures render the system higher permeability levels to the flow of gas, thus allowing higher velocities at the same pressure drop. Alternatively, the formation of pearl chains changes the fluid particles interactions, decreasing the fluid drag and increasing the sedimentation velocity of the particles.     

Fibre optic damage detection in composite structures

A system of thin, light-conducting fibres, integrated into a composite structure during its manufacturing process, can serve as a reliable, automatic and remote working long-term monitoring device for structural damage. Fractures, cracks or delaminations in a structure area can destroy the optical fibres installed there and thus interrupt the light flow. Various examples of applications in gfrp aircraft components are described. The outline of a complete fibre optic nervous system (fons) for large Airbus cfrp components shows how fibre optic damage detection can contribute to future aircraft maintenance and inspection philosophies. Following the example of other aircraft systems including engines and computers, the structure can also be included in the permanent and automatic working central fault detection system (cfds).     

Fibre optic biosensors with immobilized bioluminescence enzymes

A fibre optic biosensor involving immobilized bioluminescence enzymes associated with a glass fibre bundle has been designed. The firefly luciferase fromPhotinus pyralis, as well as the bacterial luciferase-oxidoreductase system from eitherVibrio fischeri orVibrio harveyi, have been immobilized on preactivated polyamide membranes. First, the validity of the approach is demonstrated by performing the microdetermination of adenosine triphosphate (ATP) and sodium dehydrogenase (NADH) in a batch system. The detection limits are equal to 0.1nm for ATP and 0.3nm for NADH. With the NADH-based system, the extension of the biosensor potential to other analytes (ethanol, sorbitol and oxaloacetate) has been achieved using suitable dehydrogenases co-immobilized with the bacterial system. Second, the fibre optic biosensor is associated with a specially designed flow cell for the continuous-flow bioluminescent assay of NADH over the range 2 pmol-1 nmol with an r.s.d. of 3.4% at 0.1 nmol. Finally, a multifunction biosensor for the determination of either ATP or NADH using a single bioluminescence-based fibre optic probe is described. This was made possible by co-immobilizing the firefly luciferase with the bacterial system on the same preactivated polyamide membrane.