發(fā)布時(shí)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(guò)程中,對(duì)其參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)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(dòng)復(fù)雜、參數(shù)分布不均勻的特征,氣固兩相流參數(shù)測(cè)量一直是國(guó)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(cè)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(jiǎn)單,耐磨和耐壓性能好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),是目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)主要使用的傳感器形式。該傳感器的測(cè)量信號(hào)既包含感應(yīng)電荷信號(hào),也包含轉(zhuǎn)移電荷信號(hào)。轉(zhuǎn)移和感應(yīng)電荷信號(hào)由于來(lái)源不同,對(duì)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(hào)的有效分解對(duì)于提高檢測(cè)精度和可靠性具有重要價(jià)值。本文重點(diǎn)針對(duì)感應(yīng)信號(hào)的提取展開(kāi)研究。1、利用COMSOL軟件對(duì)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(hào)模型,通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電荷信號(hào)頻譜為具有一定的信號(hào)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(shí),感應(yīng)電荷信號(hào)帶寬范圍越往高頻處移動(dòng),且信號(hào)頻帶范圍越寬。并搭建了單顆粒實(shí)驗(yàn)裝置和帶式裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)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(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁嵌裝式傳感器中的感應(yīng)信號(hào)具有明顯的頻帶特征,且轉(zhuǎn)移電荷信號(hào)在整體信號(hào)中占有重要比重。3、由于感應(yīng)電荷信號(hào)主要反映管道中隨輸送空氣流動(dòng)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(hào)由于來(lái)源于顆粒與電極的隨機(jī)接觸,相似性很低�；�于此,本文提出一種基于DWT(Discrete Wavelet Transform,簡(jiǎn)稱DWT)的自適應(yīng)信號(hào)分解方法,根據(jù)分解后得到的信號(hào)分量的相關(guān)系數(shù),選擇合適的信號(hào)分量重構(gòu)成感應(yīng)電荷信號(hào),其余信號(hào)分量重構(gòu)成轉(zhuǎn)移電荷信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)兩種信號(hào)的自適應(yīng)分解。4、利用上下游信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)測(cè)速,與測(cè)量信號(hào)相比,分解重構(gòu)得到的感應(yīng)電荷信號(hào)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(cè)量�；ハ嚓P(guān)速度的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差從3.35%減小到2.69%,提高了測(cè)量的穩(wěn)定性。分解重構(gòu)得到的轉(zhuǎn)移電荷信號(hào)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(zhǎng)趨勢(shì),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(jí)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(lái)描述間的關(guān)系。最基礎(chǔ)的模型如圖 2-4（a）點(diǎn)電荷之間會(huì)形成一個(gè)等勢(shì)面。若在有型的搭建設(shè)想是：在該點(diǎn)電荷相對(duì)導(dǎo)體平同但極性相反的點(diǎn)電荷，則空間中產(chǎn)生電勢(shì)為 0，如圖 2-4（b）所示。圖中點(diǎn)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(dòng)的復(fù)雜性，難以得到該模型。通過(guò)有限元仿真可有效地解決這些問(wèn)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(duì)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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本文編號(hào)：2865777