工程熱物理所氣固流動(dòng)特性研究取得新進(jìn)展

　　目前，針對氣固流動(dòng)特性的研究主要基于理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測量三種手段。電容層析成像測量作為一種可視化非接觸測量方法，已經(jīng)被用于氣固流動(dòng)過程的測量，可對流動(dòng)過程的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以及對數(shù)值模擬的模型進(jìn)行修正。但這兩種方法都是獨(dú)立對流動(dòng)過程進(jìn)行測量和預(yù)測，二者之間并沒有流動(dòng)和測量信息的直接交互。

　　中國科學(xué)院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)室將氣固流動(dòng)和電學(xué)測量結(jié)合，開展了對復(fù)雜氣固流動(dòng)過程的流固電耦合研究。以電容層析成像和氣固流動(dòng)過程為研究對象，建立了流固電耦合仿真平臺(tái)，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)流動(dòng)信息和電容測量數(shù)據(jù)的直接交互。利用數(shù)值計(jì)算模型得到的實(shí)時(shí)的顆粒濃度分布可以作為參考分布來客觀評價(jià)電容層析成像測量方法的性能，包括傳感器結(jié)構(gòu)以及圖像重構(gòu)算法。另一方面，利用電容層析成像測量得到的顆粒濃度信息也可以代入計(jì)算流體仿真模型，提高模型的預(yù)測精度。流固電耦合模型的建立，預(yù)期形成一套完整的流動(dòng)測量體系，用于實(shí)時(shí)、高精度的對流動(dòng)過程進(jìn)行測量。基于該方法，循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)室科研人員首次基于流固電耦合方法模擬了一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置中的液固兩相流動(dòng)，獲得了在不同時(shí)刻的液固分布信息以及12電極電容層析成像傳感器的電容數(shù)據(jù)?；诓杉玫降碾娙輸?shù)據(jù)，通過單步和迭代的電容層析成像算法，重構(gòu)得到在不同時(shí)刻的固體顆粒濃度分布信息；參考耦合仿真得到的顆粒濃度分布，分析評價(jià)了在不同時(shí)刻、復(fù)雜流型分布下的圖像重構(gòu)質(zhì)量。

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和中英政府間項(xiàng)目(NSFC-RS)的資助，相關(guān)研究成果已經(jīng)在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，IEEE Sensors Journal，Measurement Science and Technology，Chemical Engineering Science 等國際期刊上發(fā)表。