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基于碰撞理论和电凝并理论,荷电颗粒的输运流场直接影响了凝并流场。本文进行凝并的前期研究工作,利用试验方法研究荷电气固两相流动管内输运的流场特性,探讨细微颗粒的荷电机理和有效充电方法,使用先进流场测量技术PIV研究外加电场对颗粒流场的作用。主要研究内容如下:
1.分析荷电颗粒的受力,并比较主要作用力的数量级关系,从而简化了受力,且建立荷电颗粒运动微分方程。采用雷诺输运定理、平均原理以及高斯定理建立荷电气固两相流动体平均守恒方程组。
2.自行设计网状接触感应电极充电装置,颗粒以接触、感应方式荷电,试验所得:充电电压低于-10kV,颗粒的荷质比随充电电压的降低而增加,在-60kV时基本达到饱和荷电量,且荷质比与充电电压成非线性关系。
3.设计荷电气固两相流动试验系统,测量了荷电颗粒在输运段运动的重要参数——颗粒沉积量。试验表明随着充电电压的降低,颗粒的沉积量减小,并在靠近电极区域颗粒的沉降逐渐均匀。对比非荷电颗粒,荷电颗粒的受力中增加了电场力、颗粒间诱导电场力以及由电场脉动引起的流场脉动对颗粒的作用力,随着充电电压的降低,这几个力在输运过程中逐渐起主要作用。
4.本文首次采用PIV技术对荷电气固管内流动流场进行研究,获得不同充电工况下流动瞬态流场信息,并就流场特性随电压的改变进行分析,结果表明:随着充电电压的减小,荷电气固输运流场中速度、涡量的分布值随电压的降低而增加,湍动能的分布呈现单峰特性,在-50kV时达到最大值。