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第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水利水电科技进展!$$" 年 %! 月?10) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目：国家自然科学基金（@$#"A$"%）；188宝金博页面版部博士后基金（!$$"$B%$C"D）作者简介：万甜（%ADB—），女，湖北天门人，硕士研究生，从事水污染控制研究。 EFG.3(： 1G3HIJ!!K%#C) 0’G曝气池中气液两相流粒子图像测速技术万甜%，程文%，刘晓辉!（% ) 西安理工大学环境科学研究所，陕西西安"%$$BD； !) 北京市工业设计研究院，北京%$$$@@）摘要：在粒子图像测速原理的基础上研究了基于快速傅立叶变换的粒子图像测速算法，并编制算法程序进行验证。通过试验研究了气液两相流在曝气池试验装置中的流动情况，应用粒子图像测速技术对装置中 C 种状态下气液两相流的运动参量进行测量，获得了各种流体运动参数，并应用粒子图像测速程序进行计算分析。试验结果表明当气液两相流处于状态 C 时，气泡在装置中具有最长的停留时间和较大的速度紊动强度，氧转移速率和效率大大提高，这为曝气池选型提供了依据。关键词：气液两相流；粒子图像测速；快速傅立叶变换；曝气池中图分类号： LC@AMN%文献标识码： +文章编号：%$$#!"#B" （!$$"）$#!$$AA!$B!"# $%&’()*)+, -). /$01, )- +2/3*45041 $6)37’2/% -*)6 4( 2( 2%.2$4)( $2(899:+* 53./%， OPE*Q :1/%， RST U3.’F6>3!（% ! "#$%&’#()#*+, -).)+&/0 1#.*%*2*)， 3%’ +# 4#%$)&.%*5 ’67)/0#’,’85， 3%’ +# "%$$BD， 90%#+； !! :)%;%#8 1#<2.*&%+, =).%8# +#<-).)+&/0 1#.*%*2*)， :)%;%#8 %$$$@@， 90%#+）:;/$.2&$： + 2;>,8 H.2 J1<9’<G1, ’/ ;61 VS& .(7’<3;6G I.21, ’/ 9.2; W’><31< ;<./29’<G.;3’/（ WW5）， ./, ;61 VS& J<’7<.G H.20’GJ3(1, ./, -1<3931,) 561 2;.;12 ’9 ;61 7.2F(3X>3, ;H’FJ6.21 9(’H 3/ .1<.;3’/ ;./Y 1ZJ1<3G1/;.( 1X>3JG1/; H1<1 3/-12;37.;1,) 5619(>3, J.<.G1;1<2 ’9 ;61 7.2F(3X>3, ;H’FJ6.21 9(’H 3/ ;6<11 ,3991<1/; 2;.;12 H1<1 G1.2><1, I8 >21 ’9 VS& ;106/’(’78， ./, ;61G1.2><1, ,.;. H1<1 ./.(8[1, H3;6 ;61 VS& J<’7<.G) 561 <12>(; 26’H2 ;6.;， 9’< ;61 7.2F(3X>3, ;H’FJ6.21 9(’H 3/ 2;.;1 C， ;61<123,1/01 ;3G1 ’9 I>II(12 3/ ;61 ;./Y 32 ;61 (’/712;， ;61 ;><I>(1/; 3/;1/23;8 32 6376， ./, ;6>2， ;61 ’Z871/ ;<./291<<3/7 2J11, ./,1993031/08 .<1 7<1.;(8 3GJ<’-1,) 561 2;>,8 J<’-3,1, . I.232 9’< ,1237/ ’9 .1<.;3’/ ;./Y2)<%, 6).1/： 7.2F(3X>3, ;H’FJ6.21 9(’H； VS&； 9.2; W’><31< ;<./29’<G.;3’/； .1<.;3’/ ;./Y气液两相流是人们日常生活中常见的一种物质流动，广泛应用于工程和环境领域中。但迄今为止人们对气液两相流中的许多问题（如湍流、非定常流动等）都了解甚少，对两相流相互作用、两相传质、两相传热的机理不甚清楚，而在许多工程应用中又迫切需要解决这些问题［%!C］。为解决这些问题并积累可靠的两相全场信息来验证其在计算流体动力学中的数学模型，对气液两相流场进行测量以得到全场信息是非常重要的［B］。粒子图像测速技术（ J.<;30(13G.71 -1(’03G1;<8， VS&）是 !$ 世纪 D$ 年代发展起来的，在流动显示的基础上，充分吸收现代计算机技术、光学技术及图像分析技术的研究成果而成长起来的最新流动测试手段，它不仅能显示流场流动的物理形态，而且能够提供瞬时全场的定量信息，使流动可视化研究产生了质的飞跃。单相 VS& 技术目前已在湍流、分离涡和射流等试验研究的应用中取得了重要成果［C，@］。气液两相流 VS& 技术是单相 VS&技术的延伸与发展，在单相 VS& 技术发展的基础上给出气泡直径与浓度分布，是研究气液两相流的流动特性尤其是非定常流动的新的有力工具［@］。曝气在活性污泥处理方法中起着重要的作用，而曝气池中气液两相流流动规律对曝气作用的影响至关重要［#］。气液两相流的流动结构是多样且随机的，两相流运动形态及分布将会影响曝气池在水处理过程中的处理效果，而气泡的直径和分布也会对曝气效率产生影响，因此研究气液两相流在曝气池中的速度场分布以及对分散相粒径与浓度的图像测试分析有助于提高曝气池的处理效率。本文利用粒子图像测速技术试验研究曝气池试验装置中气液两相流流动现象并用粒子图像测速算法进行具体分析计算，为曝气池的选型提供了依据。=粒子图像测速方法粒子图像测速技术的基本原理是在流场中撒入?AA?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）7),： $!@!DC"D#CC@">(+%,： ;?K 002 ! )<2 ! /#0**@： AABBC ! 002 ! )<2 ! /#

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