發(fā)布時間：2020-11-01 16:12

　　 氣固兩相流廣泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)過程中,對其參數(shù)的準(zhǔn)確測量有利于提高生產(chǎn)效率、降低能耗以及減少環(huán)境污染。由于氣固兩相流具有流動復(fù)雜、參數(shù)分布不均勻的特征,氣固兩相流參數(shù)測量一直是國內(nèi)外研究者們致力于攻克的難題。近幾十年基于靜電法的檢測方法在理論和應(yīng)用方面均獲得了快速的發(fā)展。內(nèi)壁嵌裝式靜電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單,耐磨和耐壓性能好、靈敏度高等優(yōu)點,是目前工業(yè)現(xiàn)場主要使用的傳感器形式。該傳感器的測量信號既包含感應(yīng)電荷信號,也包含轉(zhuǎn)移電荷信號。轉(zhuǎn)移和感應(yīng)電荷信號由于來源不同,對于氣固兩相流的表征角度也不相同,轉(zhuǎn)移和感應(yīng)電荷信號的有效分解對于提高檢測精度和可靠性具有重要價值。本文重點針對感應(yīng)信號的提取展開研究。1、利用COMSOL軟件對內(nèi)壁嵌裝式靜電傳感器進(jìn)行建模分析,獲得了傳感器的空間靈敏度分布。并在此基礎(chǔ)上建立了感應(yīng)電荷信號模型,通過仿真發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電荷信號頻譜為具有一定的信號帶寬的單峰曲線,頻帶特征與顆粒速度、顆粒所處位置有關(guān)。當(dāng)顆粒速度越快,越靠近電極時,感應(yīng)電荷信號帶寬范圍越往高頻處移動,且信號頻帶范圍越寬。并搭建了單顆粒實驗裝置和帶式裝置進(jìn)行實驗,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致。2、在天津大學(xué)氣固兩相流裝置上進(jìn)行內(nèi)壁嵌裝式靜電傳感器和外壁貼裝式靜電傳感器的對比實驗,發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁嵌裝式傳感器中的感應(yīng)信號具有明顯的頻帶特征,且轉(zhuǎn)移電荷信號在整體信號中占有重要比重。3、由于感應(yīng)電荷信號主要反映管道中隨輸送空氣流動顆粒的整體信息,符合凝固流型假設(shè),相似性高;而轉(zhuǎn)移電荷信號由于來源于顆粒與電極的隨機接觸,相似性很低。基于此,本文提出一種基于DWT(Discrete Wavelet Transform,簡稱DWT)的自適應(yīng)信號分解方法,根據(jù)分解后得到的信號分量的相關(guān)系數(shù),選擇合適的信號分量重構(gòu)成感應(yīng)電荷信號,其余信號分量重構(gòu)成轉(zhuǎn)移電荷信號,從而實現(xiàn)兩種信號的自適應(yīng)分解。4、利用上下游信號進(jìn)行互相關(guān)測速,與測量信號相比,分解重構(gòu)得到的感應(yīng)電荷信號的平均互相關(guān)系數(shù)從0.48提高到0.75,有利于氣固兩相流參數(shù)的準(zhǔn)確測量。互相關(guān)速度的平均相對標(biāo)準(zhǔn)偏差從3.35%減小到2.69%,提高了測量的穩(wěn)定性。分解重構(gòu)得到的轉(zhuǎn)移電荷信號的均方根值隨著顆粒質(zhì)量流量及表觀空氣速度的升高有明顯的線性增長趨勢,這為顆粒質(zhì)量流量的表征提供了一種有效手段。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O359;TN911.2
【部分圖文】：

3圖 2-3 三電極系統(tǒng)等效電路圖：凈電荷（Murnane 提出用“鏡像模型”來描述間的關(guān)系。最基礎(chǔ)的模型如圖 2-4（a）點電荷之間會形成一個等勢面。若在有型的搭建設(shè)想是：在該點電荷相對導(dǎo)體平同但極性相反的點電荷，則空間中產(chǎn)生電勢為 0，如圖 2-4（b）所示。圖中點度為2s

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文，由于傳感器的邊界條件和氣固兩相流流動的復(fù)雜性，難以得到該模型。通過有限元仿真可有效地解決這些問題。 有限元仿真基于有限元仿真原理，以 COMSOLMultiphysics 有限元仿真軟件為平關(guān)的有限元仿真原理，可以對內(nèi)壁嵌裝式靜電傳感器及氣力輸送管道進(jìn)如圖 2-5 所示。

圖 2-6 內(nèi)壁嵌裝式靜電傳感器截面空間靈敏度分布感應(yīng)電荷iQ是其靈敏區(qū)域內(nèi)所有電荷共同 ( , , ) ( , , ) iQ q r z S r z drd dz z)表示顆粒電荷分布， S ( r , , z)表示電極的 iidQIdt）代入，即可得2( , , , ) ( , , )( ) 1 ( ) ( )1 r zdq r z t S r z drd dzdtd q S dr d q S d d q S dzdr dt r d dt dz dtdq dS dS dSS v v v q drd
【參考文獻(xiàn)】

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1 潘荔;;“十三五”電力節(jié)能減排展望[J];中國電力企業(yè)管理;2015年21期

2 周云龍;宋連壯;周紅娟;;基于特征相似度匹配PTV法的稀相氣固兩相流流場的測量[J];化工自動化及儀表;2010年10期

3 石喜光,周昊,岑可法;基于超聲波方法的管內(nèi)氣固兩相流濃度測量技術(shù)[J];熱力發(fā)電;2005年05期

4 蘇明旭,蔡小舒,黃春燕,徐峰,李俊峰;超聲衰減法測量顆粒粒度大小[J];儀器儀表學(xué)報;2004年S1期

5 蔡小舒,潘詠志,歐陽新,吳偉亮,俞基安,胡杰;電廠煤粉管道中煤粉運行狀況診斷研究[J];中國電機工程學(xué)報;2001年07期

本文編號：2865777