渦街流動特性檢測與應用

前言

　　渦街是黏性流體在一定條件下繞過非流線型柱體時產生的一種特殊的流動現象。渦街與其所處的流場狀態(tài)密切耦合，渦街特性能夠在很大程度上反映流體流動狀況。渦街作為一個包含大量流動信息的“富流動信息源”，通過對其采用適當的信號檢測和處理方法，可以實現對流體的流動分析與參數檢測。盡管這一課題的理論和實際意義均十分重大，但是該領域的研究成果還相當有限。在這一前沿方向上開展研究工作，不但能夠有力推動流動測試理論和技術的發(fā)展，同時也將為尚在迅速發(fā)展中的流體力學旋渦理論注入新的活力。 　　孫志強博士一直關注渦街流動的研究前沿與應用進展，長期從事渦街流動特性檢測方面的研究工作，在渦街流動特性檢測與應用領域積累了豐富的知識。根據他在碩士和博士研究生期間的研究以及畢業(yè)后的進一步的工作，撰寫成《渦街流動特性檢測與應用》一書。作者圍繞渦街流動特性的獲取及其工程應用這一中心任務，開展了一系列探索性的研究工作，并取得了突破性的進展。作者提出了渦街流動特性管壁差壓式檢測方法，為渦街信號的檢測提供了一種簡單、實用、有效的非侵入式方法；利用管壁差壓法提取的渦街特性測量了單相流的流量，實現了管道內流動狀態(tài)的診斷；并將研究領域從單相流推廣到氣液兩相流，提取了氣液兩相流渦街/繞流的特性，判別了氣液兩相流渦街的穩(wěn)定性，揭示了流型對氣液兩相流繞流壓降的影響，識別了氣液兩相流的流型，測量了氣液泡狀流的流量和含氣率等重要參數。 　　該書選題新穎，內容豐富，條理清晰，數據翔實，文筆流暢，可讀性強。我相信《渦街流動特性檢測與應用》一書的出版，對廣大科技工作者進一步深入研究渦街流動特性以及工程應用將起到積極的促進作用。 　　2010年9月于杭州

內容概要

本書集中探討了渦街流動特性檢測及其在單相流流量測量與狀態(tài)診斷、氣液兩相流流型識別與參數測量中的應用。本書內容包括：渦街流動特性管壁差壓式檢測方法的基本原理；渦街頻率在單相流流量測量中的應用；利用渦街流動統(tǒng)計特征進行流動狀態(tài)診斷的方法；氣液兩相流渦街的穩(wěn)定性判別和氣液兩相流繞流的動態(tài)壓降特性；基于氣液兩相流繞流頻域特征的流型識別方法；利用渦街特性測量氣液泡狀流流量和含氣率的方法。     本書選題新穎，內容豐富，可讀性強。本書不僅可供能源、動力、石油、化工等領域的科技人員參考，也可作為高等院校相關專業(yè)的教材或教學參考書。

作者簡介

孫志強，男，1980年1月出生，博士，副教授，碩士生導師?，F任中南大學能源科學與工程學院院長助理，中南大學博士后聯誼會理事長。2002年6月在中南大學獲熱能與動力工程學士學位。同年留校任教，2004年6月在中南大學獲熱能工程碩士學位（浙江大學聯合培養(yǎng)），2007年9月在浙江大學獲控制科學與工程博上學位，2007年11月起在中南大學動力工程及工程熱物理博士后流動站進行博士后研究工作，2008年9月晉升副教授。
    主要研究領域為復雜流體流動診斷與控制、熱物性與熱物理測試技術、新興能源與高效節(jié)能技術等。近年來，參編國家級規(guī)劃教材2部，主持和參加省部級以上科研項目20多項，獲省部級科技獎勵1項，在國內外知名學術刊物上發(fā)表論文40余篇，被SCI、EI、ISTP收錄28篇次，申請和授權專利7項，兼任中國計量測試學會多相流測試專業(yè)委員會理事、湖南省儀器儀表學會理事、國際期刊sensors＆Transducers Journal編輯顧問委員會委員以及多個國內外期刊的特邀審稿人。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 渦街流動及其特性  1.2 渦街流動的研究現狀與進展  1.3 氣液兩相流參數測量的研究現狀與進展  參考文獻第2章 渦街流動特性的管壁差壓式檢測方法  2.1 管壁差壓式檢測方法的提出  2.2 管壁差壓法的信號處理系統(tǒng)  參考文獻第3章 單相流渦街頻率與流量測量  3.1 基于管壁差壓法的流量測量  3.2 管壁差壓法流量測量影響因素分析  3.3 管壁差壓法測量下限的拓展  參考文獻第4章 單相流渦街特征與流動狀態(tài)的耦合  4.1 渦街流動的統(tǒng)計特征分析  4.2 基于渦街特性的流動狀態(tài)診斷  參考文獻第5章 氣液兩相流渦街/繞流的流動分析  5.1 氣液兩相流渦街穩(wěn)定性分析  5.2 氣液兩相流繞流動態(tài)壓降特性分析  參考文獻第6章 氣液兩相流繞流與流型識別  6.1 測量原理與實驗  6.2 頻域特征的量化  6.3 神經網絡的設計  6.4 結果討論與分析  參考文獻第7章 氣液兩相流渦街與兩相流流量測量  7.1 渦街流量計在泡狀流中的測量性能  7.2 基于渦街?文丘里聯合法的泡狀流質量流量測量  7.3 基于單個渦街流量計的泡狀流體積流量與含氣率測量  參考文獻

章節(jié)摘錄

　　當流體由A到達B時，流體在黏性力作用下要消耗一些能量，使邊界層中的流體速度有降低的趨勢。為了維持邊界層內速度的增長，只有靠邊界層外流體輸送一些能量來補充。從A到B這段區(qū)間里，邊界層內的流動是穩(wěn)定的。　　在B點以后，邊界層外流體的流動變?yōu)樵鰤簻p速運動，邊界層外流體的動能一部分要轉化為壓力能，流速不斷減小。邊界層外流體已不能給邊界層內的流體補充能量，以減緩由于流體黏性阻滯作用而引起的減速趨勢。這樣邊界層內流體的能量有一部分要轉換為壓力能，還有一部分要繼續(xù)克服摩擦阻力。因此，在得不到能量補充的情況下，剩余的能量已不足以維持邊界層外邊界上速度的減緩和壓力的升高，導致速度急劇下降。尤其是靠近圓柱體表面的那部分流體，因受壁面影響，速度減小得更快?！　×黧w繼續(xù)運動到達C點后，為克服摩擦力所消耗的能量和為增壓而轉化出的能量已把圓柱體表面附近流體的動能耗盡，這部分流體只能停滯下來，進而出現倒流現象，此時速度分布曲線越來越窄。 　　……

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