一种管道流动传质特性的测量方法和测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种管道流动传质特性的测量方法和测量系统，该测量方法包括如下步骤：利用粒子跟踪测速方法PTV获得示踪粒子轨迹信息，获得短迹线流场图；步骤S2，采用流程图编译算法，获得涵盖目标时间步长的全流程长迹线流场图；根据延长后的示踪粒子轨迹信息包含的时间和位置信息对示踪粒子进行分类；利用全流程长迹线流场图，计算每条迹线示踪粒子的停留时间PRT，根据轨迹分类里每一类轨迹路径的示踪粒子停留时间，可以计算出每一时刻示踪粒子PRT的大小和位置分布，获得该示踪粒子的来源信息，反映流体混合效果。采用本发明专利技术的技术方案，能够测量出单一主流管道的传质特性，使得到的粒子停留时间信息和耗尽比等参数更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
一种管道流动传质特性的测量方法和测量系统


[0001]本专利技术属于流体流动测量
，尤其涉及一种管道流动传质特性的测量方法和测量系统。

技术介绍

[0002]在工业过程中，流动混合是一个十分重要的过程，从简单的单相混合、到复杂的多相混合反应系统，其中的反应速率、产率都高度依赖混合效果。混合不当的话，将浪费不可逆的加工条件，降低产品的质量，导致下游精加工工艺成本和废物处理成本的增加，还有可能管道因冷热不均匀造成管壁应力疲劳破裂导致事故发生。为了提高产出、降低成本和事故发生率，在反应过程中对流动传质特性的监控、测量流体的滞留时间、加快流体的输运和混合就显得尤为重要。使用可视化技术不仅可实时显示流场中各位置混合效果的差异，还可以直观反映混合过程随时间的变化规律。
[0003]依赖路径信息的动力学特征在广泛的流体尺度上发挥着重要作用，特别是在生物医学、环境和气象流动方面。粒子跟踪测速方法测量产生描述流体微团在空间和时间中的运动的迹线使其成为研究传输现象的理想方法。路径线包含了直接计算随体导数用于提取压力场或拉格朗日加速度)。长的迹线包含了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道流动传质特性的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1，利用粒子跟踪测速方法PTV获得示踪粒子轨迹信息，获得短迹线流场图；步骤S2，采用流程图编译算法对所述短迹线流场图进行编码，进而获得涵盖目标时间步长的全流程长迹线流场图；步骤S3，根据全流程长迹线流场图包含的时间和位置信息对示踪粒子进行分类；步骤S4，利用全流程长迹线流场图，根据式(1)计算每条迹线示踪粒子的停留时间PRT，PRT＝t
n
‑
t0(1)，其中，t
n
为示踪粒子离开测量区域的时间，t0为进入测量区域的时间；根据轨迹分类里每一类轨迹路径的示踪粒子的停留时间，计算出每一时刻示踪粒子的PRT的大小和位置分布，获得该示踪粒子的来源信息，反映流体混合效果。2.根据权利要求1所述的管道流动传质特性的测量方法，其特征在于：步骤S2中，所述流程图编译算法包括：对PTV测量获得的示踪粒子的轨迹信息，向前(t
i
‑
t
i+1
)、向后(t
i
‑
t
i
‑1)双时间步流场图使用局部加权回归获得流场全流程的趋势函数，然后使用趋势函数预测流场中迹线的运动轨迹，将短迹线延伸至需要的时间步长，得到延长后的各示踪粒子的路径线。3.根据权利要求2所述的管道流动传质特性的测量方法，其特征在于：步骤S2还包括：使用跨越五帧的三阶Savitzky
‑
Golay滤波器对延长后的各示踪粒子的路径线进行平滑处理。4.根据权利要求3所述的管道流动传质特性的测量方法，其特征在于，还包括：步骤S5，根据全流程长迹线流场图，根据公式(2)计算一个周期后测量区域的流体滞留百分比R(T)，R(T)＝(n
T
/n0)
×
100％(2)其中，n0为脉动起始时图谱中的示踪粒子个数，n
T
为脉动周期结束时n0个示踪粒子中仍留在测量区域内的示踪粒子的个数；然后根据公式(3)计算耗尽比，η＝(1
‑
R(T))/T*(3)其中，R(T)为一个周期后测量区域的流体滞留百分比，T*为无量纲脉动周期。5.根据权利要求3所述的管道流动传质特性的测量方法，其特征在于，还包括：步骤S6，利用全流程长迹线流场图包含的示踪粒子的轨迹信息，采用公式(4)计算混合系数m
c
，m
c
＝1
‑
∑(A
h,i
/A
f
)(4)其中，A
h,i
为第i个判定区域内流体来自底层示踪粒子所占面积，A
f
为判定区域面积。6.一种管道流动传质特性的测量系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，韩星，胡常旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：