工程熱物理所氣固流動特性研究取得新進展

　　目前，針對氣固流動特性的研究主要基于理論分析、數(shù)值模擬和實驗測量三種手段。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)被用于氣固流動過程的測量，可對流動過程的數(shù)值模擬結(jié)果進行驗證，以及對數(shù)值模擬的模型進行修正。但這兩種方法都是獨立對流動過程進行測量和預(yù)測，二者之間并沒有流動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)流化床實驗室將氣固流動和電學(xué)測量結(jié)合，開展了對復(fù)雜氣固流動過程的流固電耦合研究。以電容層析成像和氣固流動過程為研究對象，建立了流固電耦合仿真平臺，該平臺可以實現(xiàn)流動信息和電容測量數(shù)據(jù)的直接交互。利用數(shù)值計算模型得到的實時的顆粒濃度分布可以作為參考分布來客觀評價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測量體系，用于實時、高精度的對流動過程進行測量?；谠摲椒?，循環(huán)流化床實驗室科研人員首次基于流固電耦合方法模擬了一個旋轉(zhuǎn)裝置中的液固兩相流動，獲得了在不同時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，分析評價了在不同時刻、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)基金面上項目和中英政府間項目(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。