基于PIV的油中水滴速度的特征分析

分析水击谐波场作用下乳化油液分散相液滴的微观运动特征,探讨分散相液滴聚集、分散的临界条件,以控制实现油水的有效分离,为深入研究水击谐波的油水分离方法提供技术支撑。通过施加不同的激振力获取了相应的水击谐波场,利用PIV图像采集系统对油水混合液在水击谐波场作用下水滴的微观运动特征进行了研究。结果表明:在施加6N~12N激振力作用下,在水击谐波流场中分散相液滴在波节18.2mm附近产生的聚集涡流以及在波腹68.2mm附近发散产生的涡流比较明显;分散相液滴随着施加激振力的减小,轴向速度幅值增加,在实验管道的自由平面其径向速度幅值相对较大,而在实验管道底部幅值较小;分散相液滴的平均运动速度随着激振力的减小而减小,但其径向速度幅值总体增加,所以较小激振力的水击谐波场有利于提高油水分离效率。     

应用PIV技术研究重力式油,气,水分离器的内部流场

重力式油、气、水三相分离器在边际油田开发、处理量不大且油井分布分散的油田开发等方面得到了广泛的应用,文中利用ＰＩＶ技术重点测试分离器内部流场,得到流动死区、旋涡区、流动“短路”等现象,并分析其对分离效率的影响,提出从底部进料、均匀化流速等改进措施．     

基于PIV测量的水击谐波场中分散相粒子的湍流特性分析

为了解油中分散相粒子的微观运动状态,利用图像采集系统对水击谐波场作用下油中分散相粒子的微观运动状态进行了采集和处理,通过对分散相粒子的湍流特性的PIV(Particle Image Velocimetry)测试,探讨了激振力产生水击谐波的油水分离效果。结果表明:随着施加激振力的增加,粒子在波节(18.2mm)的附近出现了较为明显的聚集涡流和在波腹(68.2mm)的附近出现了明显的发散涡流;粒子的湍流动能、耗散率有两个明显的分布较大的区域,分别对应流场图中的粒子发散涡流、粒子聚集涡流区域与实验管道底部的交界面,而且随着激振力的减少,粒子的湍流动能、耗散率由两个明显的分布较大的区域变为只有一个明显的分布较大的区域,该区域都是含能涡的直接体现。     

等离子体诱导圆锥前体流场的PIV测量

在封闭光学玻璃箱体内,应用介质阻挡放电等离子体对20°顶角圆锥附近的静止大气进行了定常和脉冲循环控制,对等离子体诱导的圆锥截面绕流速度场进行了二维PIV测量,在定常控制和脉冲循环控制下,比较分析了最大绕流速度及最大轴向涡量,研究了脉冲频率和电压对上述参数的影响。实验结果表明:存在一个交流电压阈值(Vp-p≈14.0 kV),当电压高于这个阈值后,相对于定常控制模式,脉冲循环控制下沿90°方位角径向线上分布的时间平均切向速度和轴向涡量迅速增加;在脉冲循环控制控制下,动量传递主要表现为分离涡的形成而不是气流的加速。     

基于PIV测量的超声波流量计内流场特性研究

采用PIV(Particle Image Velocimetry)测量手段,考察了小口径超声波流量计的流动特性。首先针对前端安装直管段时,不同流量条件下的流场特性建立基本认识,实验结果表明,在低流量条件下,流量计内流场存在明显的不稳定演变和非定常流动特征。进一步以上游前端安装球阀为典型案例,考察了安装条件对超声波流量计响应特性和测量偏差的影响。结合直管段的实验观测结果,发现此种结构超声波流量计的适应性与其流场非定常性的关系具有很好的一致性,即流场结构稳定则适应性强。此外,综合多参数的实验结果表明,雷诺数是判断小口径超声波流量计测量准确性的重要无量纲参数。     

环空流道液流失速水击特性及其成因的研究

环空流道与圆管的结构差异,使得其失速水击特性及其成因亦有不同。为了对其进行分析研究,利用PIV对套管环空和圆管流水击流场进行拍摄,并通过Tecplot显示流场,提取轴向速度和径向速度、等速度线等参数加以分析;同时采用高精度智能动态压力传感器采集了套管环空内、外壁及内管内壁压力,对环空中水击特性进行了进一步研究。结论是:水击发生时环空断面外壁面水击压力大于内壁面水击压力;同初速情况下环空液流水击压力大于圆管流水击压力;环空中水击压力衰减速度快于圆管中;涡流是水击压力衰减以及速度变化的主要因素;水击压力振荡变化主要是压力涡流引起的断面能量的相互转化形成的。     

基于光流算法的粒子图像测速技术研究和验证

光流测量技术作为一种新的空气动力学实验技术,以其像素级分辨率的矢量场测量优势获得广泛的应用。光流测量技术使用光流约束方程,配合平滑限定条件,可以进行速度场测量,获得高分辨率的全局矢量场。本文首先通过研究积分最小化光流测速理论和算法,采用C++编写光流速度测量程序;然后通过三种典型的人工位移图像对光流计算程序进行了验证,并将结果和标准位移分布进行比对分析,以指导如何在实际应用中获得高精度光流速度场;最后进行小型风洞后向台阶实验,利用高速相机拍摄示踪粒子图像,使用光流计算程序获得速度矢量场,同采用互相关算法的粒子图像测速计算结果相比较,体现出光流计算方法像素级分辨率的矢量场测量优势。     

基于数字粒子图像的细水雾全场速度测量

水文通过利用激光片光照明细水雾喷雾场和采用数字成像系统获取了喷雾粒子的运动轨迹图像，进而通过研制相应的图像处理和分析软件，重建了细水雾雾场粒子的速度分布，本方法是直接对流场中的粒子成像。因而测量时无需施加示踪粒子对数字成像系统的图像获取速度要求不高，且在图像数据的分析处理方面不像DPIV技术的互相关算法，对示踪粒子的数密度有一定的限制，因此，本方法可用于不宜添加示踪粒子或流场中粒子数密度较低的喷雾场或其它两相流场中粒子速度场的测量。     

基于图像相关分析的狗骨式钢框架子结构试验节点区变形场测量

为研究狗骨式钢框架子结构节点区域在循环荷载作用下的损伤演化规律,采用图像相关技术对3榀、3层、单跨1/3缩尺的狗骨式钢框架子结构底层节点区域的应变场及变形进行了监测,重点分析了不同循环加载方式作用下狗骨式节点区域的应变场、节点域剪切变形的历程,并与传统测试方法所记录结果进行了对比。研究结果表明,加载方式对狗骨式钢框架子结构节点区域的变形、应变及其损伤程度均有显著影响;图像相关技术可获得节点区域的变形及应变场,较传统测试方法更具优势;测点峰值应变及变形同传统方法测试结果吻合良好。