喷嘴收缩角度对气固两相受限射流颗粒运动特性的影响

颗粒运动特性是深入理解颗粒弥散和气固混合的关键,采用粒子图像测速仪(PIV)对不同收缩射流颗粒运动行为进行了研究;考察了喷嘴收缩角(α=20o,40o,60o,80o)和气体射流速度对颗粒轴向速度、径向速度和相干涡结构的影响。结果表明：与无收缩直管射流相比,喷嘴收缩效应使射流近场气固相间存在较大的轴向滑移速度,颗粒做加速运动。喷嘴收缩产生径向速度分量,使颗粒向射流轴线聚集,形成斜向撞击流,促进了射流动量由轴向向径向的转化。径向速度分量随喷嘴收缩角的增大而增大。气体射流速度增加,颗粒速度的滞后性和相间弛豫时间延长,加速区下移。喷嘴收缩加剧了射流剪切层的不稳定性,促使剪切层振荡卷起形成大尺度和高涡量的轴对称涡环。     

喷嘴收缩角度对射流反应器内颗粒浓度分布及发展的影响

为了强化气固射流反应器内颗粒弥散和气固混合性能,采用光纤探针对不同喷嘴收缩射流颗粒浓度分布规律及其发展特性进行了研究;考察了射流速度和颗粒负载率对颗粒浓度分布、质量、动量和回流通量的影响。结果表明,喷嘴收缩效应使颗粒向射流轴线汇聚形成局部浓相区,收缩角的增大使浓相区向喷嘴靠近。回流卷吸和壁面效应的共同作用使颗粒浓度沿径向呈“多段式”分布特征。颗粒在射流轴线的汇聚和边壁区的富集降低了颗粒分布的均匀性。在射流近场,颗粒的质量和动量通量主要发生在射流剪切层;随剪切层的发展其通量峰值向边壁移动,而近壁区的颗粒回流使质量和动量通量显著增加。