第18卷第1期 2018年2月 m
流动与传递
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engincering
Vol.18 No.1 Feb.2018
D0I: 10.12034/j.issn.1009-606X.217167
等温条件下球形颗粒沉降的轨迹特性
常建忠"，张莹，刘汉涛2
(1.山西能源学院，山西晋中030602：2.中北大学能源与动力工程学院，山西太原030051)
摘要：采用粒子图像测速仪研究了球形颗粒在重力作用下沉降的流场特性，研究了同一雷诺数(Re)下不同释放位置、同一释放位置不同Re下的颗粒沉降的规律，结果表明，Re≤100时，同一Re下不同释放位置，颗粒最终稳定沉降位置均在中心处.颗粒的释放位置沿中心线对称时，颗粒沉降的轨迹线沿中心位置对称：同一释放位置不同Re下，随Re增加，颗粒最终沉降轨迹由稳定的直线下降变为稳定的周期性摆动下降，颗粒的平衡位置与颗粒的初始释放位置及Re无关，但颗粒沉降的轨迹形状与释放
位置及Re有关.模拟结果与实验结果几乎一致关键词：颗粒沉降；轨迹线；平衡位置；周期性
中图分类号：0353.5
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2018)01-0029-06
TrajectoryCharacteristicsof SphericalParticleSedimentation underIsothermalConditions
JianzhongCHANG'，
YingZHANG"，HantaoLIU2
(1. Shanxi Institute of Energy, Jinzhong, Shanxi 030602, China;
2. College of Energy and Power Engineering, North University of China, Taiyuan, Shanxi 030051, China)
Abstract: Trajectory characteristics of spherical particle sedimentation under the effect of gravity were studied using particle image velocimetry (PIV). The law of particle sedimentation, the experiment of different releasing locations under same Reynolds numbers and the same releasing location under different Reynolds numbers were examined. The results showed that when Re≤100, despite different globule releasing locations, final stable settiement position ofthe particles was at the center under the same Re. When the particle's releasing position was symmetrical along the centerline, the trajectory of the particle sedimentation was also symmetrical along the center. With the increase of Re, the final sedimentation trajectory of the particle changed from a stable straight line to a stable periodic swing curve, In conclusion, the equilibrium position of the particles was independent of the initial release position of the particles and the value of Re, but
the trajectory of the particles was related to the position and Re. The simulated and experimental results were almost the same. Key words: particle sedimentation; trajectory; equilibrium position; periodicity
前言 1
颗粒沉降广泛存在于自然界和工业设备中，如大气中污染物颗粒运动、火灾烟气层中的水颗粒运动、锅炉烟气及汽车尾气中的颗粒运动、呼吸道颗粒运动等[1-3], 研究颗粒的运动规律对污染物的捕提治理、火灾的及时控制、呼吸疾病的治疗等都有重要的意义
目前研究者们对颗粒沉降已进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果(4-9)，但研究手段多集中在使用数值模拟方法，对于全面、瞬时地把握颗粒沉降过程流场的
收稿日期：2017-0310，修回日期：2017-05-17
基金项目：国家自热科学基金资助项目(编号：51476150)
动态方面还有所欠缺.粒子图像测速(ParticleImage Velocimetry，PIV)技术是一种瞬时、全流场的动态实验测量方法，近年来在颗粒运动领域得到广泛的应用[10-12] MoayeriKashani等(13)采用PIV法研究了细泥沙颗粒的沉降结构；Liu等[14]采用PIV方法研究了喷嘴喷出的固体颗粒在液体中的沉降速度和轨迹：Ten等[15)采用PIV 法和网格玻尔兹曼模拟研究了重力作用下单个球形颗粒的沉降，得到了不同雷诺数下颗粒沉降的速度和轨迹分布随时间的变化，模拟结果与实验结果一致.潘晓辉等[16]利用PIV技术及自行开发的颗粒图像处理及分析
作者简介：常建患(1969-)，男，山西省清徐县人，博士研究生，颗粒沉降、多相流、计算流体力学方向；通讯联系人，张莹，E-mail:
zhangyingsdtz@sina.cn; 刘汉涛, E-mail: Iht@nuc.edu.cn.
引用格式：常建患，张堂，刘汉涛。等温条件下球形颗粒况降的轨迹特性。过程工程学报，2018，18(1)：29-34.
Chang JZ, Zhang Y, Liu H T. Trajectory Characteristics of Spherical Particle Sedimentation under Isothermal Conditions (in Chinese) Chin.J.Process Eng-, 2018, 18(1): 2934, DOI: 10.12034/j.isn.1009-606X.217167.
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