两相气固流在线测量的偏差问题探讨 二

2 　现阶段的测量方法

这些方法按原理可分为光学法、过程层析成像法、放射射线法、相关法、微波法、磁核共振法和超声波法等. 前两种方法在近一二年内是学者们比较关注的方向,也是研究得比较多的课题.

2. 1 　光学法

随着激光的问世及其应用领域的拓展,学者们利用激光这一新兴的媒介工具尝试着进行气固

两相流的测量. 利用激光光束的水准度高、不易发散性及其具有一般光线的共性,发展出了不少基于激光应用的测量技术. 基于颗粒散射光的特性,由散射光强的Mie 理论,可推导出激光通过气固两相流散射光的强度,以此求得颗粒的粒径大小.基于多普勒效应激光入射运动颗粒产生的散射光的频率与入射光频率的差值和颗粒的运动速度成正比而发展起来的测速技术在许多复杂流动领域已有应用;随后发展的相位多普勒技术除了能测量流体速度,更能同时获得颗粒尺寸的信息.为使这种技术能广泛应用,不少学者或改进理论模型或改变测量方法,如有从光散射干涉条纹模型出发的相位多普勒技术[4 ]等,以简化实际复杂工况,得出近似正确的结果. 但以上方法只能获得空间单点的流体信息. 为此,又有PIV 技术的兴起. PIV 技术称为颗粒成像测速法. 其方法是将激光引入流场照明,以照明区域决定拍摄流场区域,并用高速相机拍摄某时刻流场的图像,再将其传入计算机,采用一定的图像处理算法还原成图像,从中获得二维或三维的瞬态全流场的速度分布、浓度分布、粒径大小等流动信息. PIV 技术现已在流化床、热态工业燃烧器流场测定中取得了成功的经验 ,因为以图像方式直观显示流动工况,又能进行全流场瞬时测定的技术近年来在多相流领域中得到了广泛的应用. 但对于浓度较高的两相流,成像质量则比较差,这是因为激光难以穿过颗粒高密度区域. 应用光学法,测量精度高,又是非接触式测量,因而应用前景较好. 但其测量仪器精密昂贵,操作不易,对环境要求高,目前阶段还不宜用于工业生产. 运用光学法测量,需要激光穿过两相流,故要求管壁透明,被测流固相浓度适宜.因此,要求被测区域透光性能好,也是光学法测量

存在的较大缺陷. 在实际应用中,管道基本不透明,颗粒在某种工况下非常密集,这就成为影响光学测量技术发展的主要障碍.

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