课题基金 / 基金详情

差动氧化钨流动电势调控机理与气液两相流液相流速分布测量研究

批准号:
51906063
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
文一章
依托单位:
学科分类:
热物性与热物理测试技术
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:

项目摘要

结项摘要

项目成果

文一章的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
气液两相流液相流速分布是核燃料棒冷却状态预测、废水生物降解曝气控制等众多领域的关键测量参数,但目前的实时测量方法只能间接得到平均流速,无法精准预测气液两相流过程,给系统安全可靠运行留下隐患。本项目提出基于差动氧化钨流动电势的气液两相流单点液体流速测量新方法,通过开展气液两相流液体流速测量实验,分析不同流型对差动氧化钨流动电势的影响规律,形成气液两相流液体流速测量模型;分析氧化钨片的表面形貌和物质组成对测量模型的影响规律,探究氧化钨片制备过程中表面动态反射光谱与表面形貌、物质组成的关系,揭示差动氧化钨流动电势的调控机理,优化氧化钨片制备方法,提高测量灵敏度和精度;布放差动氧化钨传感阵列于流道多个截面,验证气液两相流液相流速分布测量稳定性,优化测量模型以减小各类因素对稳定性的影响。本项目的完成将突破气液两相流液相流速分布实时、可靠测量的难题,为气液两相流过程的精准预测、设计和控制奠定基础。
英文摘要
Liquid phase velocity distribution of gas-liquid two-phase flow is a key measurement parameter in many fields, such as prediction of cooling state of nuclear fuel rods, control of wastewater biodegradable aeration etc. However, the current real-time measurement methods can only obtain the average flow rate indirectly. The gas-liquid two-phase flow process cannot be predicted accurately, leaving hidden dangers for safe and reliable operation of the system. In this project, a new method for measuring single point liquid velocity of gas-liquid two-phase flow based on the streaming potential of differential tungsten oxide is proposed. The influence law of different flow patterns on the streaming potential of differential tungsten oxide is analyzed by carrying out the liquid velocity measurement experiment of gas-liquid two-phase flow. So the liquid velocity measurement model of gas-liquid two-phase flow is obtained. Furthermore, the influence law of surface morphology and material composition of tungsten oxide sheet on the measurement model is analyzed. The relationship between surface dynamic reflection spectrum during the preparation of tungsten oxide sheet and surface morphology and material composition is investigated. The regulation mechanism of differential tungsten oxide streaming potential is revealed. Therefore, the preparation method of tungsten oxide sheet is optimized, and the measurement sensitivity and accuracy are improved. At last, the differential tungsten oxide sensor arrays are placed in multiple sections of the flow channel to verify the measurement stability of liquid phase velocity distribution of gas-liquid two-phase flow. The measurement model is optimized to reduce the influence of various factors on stability. The successful implementation of this project will break through the problem of real-time and reliable measurement of liquid phase velocity distribution of gas-liquid two-phase flow, and lay a foundation for the accurate prediction, design and control of gas-liquid two-phase flow process.
钨/氧化钨在液体中时,由于离子的迁移、吸附和电子传导、聚集,在钨/氧化钨-液体接触界面形成几十-几百纳米厚的双电层,液体流动使双电层发生变化,从而产生电势变化。本项目通过建立基于氧化钨流动电势的流速测量模型、揭示氧化钨流动电势的调控机理和液体流速测量机理,进而实现了基于氧化钨流动电势的气液两相流液相流速测量。主要研究成果包括:.(1)通过紫外-可见反射光谱实时监测氧化钨片电极制备过程中的物质状态变化,在电极的制备过程中,电极表面对紫外波段的反射率逐渐下降,说明电极表面不断被氧化形成氧化钨,证明了电化学制备方法的可行性,制备的氧化钨片电极对流速的响应时间由~40s降为<0.1s;.(2)发现不同制备方式得到的氧化钨片电极流速响应灵敏度大小不同(线性响应),灵敏度分别为194.33、180.09、253.85、261.25mV/(m/s);借助SEM-EDS技术对不同灵敏度大小的氧化钨电极进行表征,得出氧化钨片电极的表面越粗糙、氧化程度越高,在相同流速的流动液体中产生的电势变化越大。.(3)搭建了对称式液体流速/压力实验系统,在液体流速大小不变、方向相反时,氧化钨电极电势变化方向相反,且变化大小基本一致。实验结果表明液体压力对钨/氧化钨的液接电势具有显著影响,而氧化钨片电极电势对流速变化的响应是由于流速引起了压力变化,从而揭示了基于钨/氧化钨-液体界面电势的流速测量机理。.(4)开发了基于氧化钨流动电势的液体流速测量仪器,在泡状流、分层流、满流这三种气液两相流条件下,验证了气液两相流液相流速测量的可行性,提供了一种测量气液两相流液相流速的新方法。本项目的研究丰富了金属-液体界面动力学的理论基础,同时,这种新型的流速被动测量方法在低功耗和高隐秘场景下,具有重要的应用价值。.在本基金项目的资助下,截止2022年12月,项目负责人以第一/通讯作者发表了3篇SCI论文(JCR一区),以第一发明人申请了4项中国发明专利(授权2项,公开2项),培养了2名博士生和3名硕士生。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Optical Absorption COD Sensor for Real-Time, Low-Power-Consumption, Long-Term Monitoring
光学吸收式COD传感器,可实现实时、低功耗、长期监测
DOI: 10.1109/tim.2023.3237216
发表时间: 2023
期刊: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
影响因子: 5.6
作者: [Yujie Yang, Yizhang Wen, Zixing He, Jianjun Zhao]
通讯作者: Jianjun Zhao
Tungsten Oxide Flow Sensor and its Performance Regulation
氧化钨流量传感器及其性能调节
DOI: 10.1109/tim.2022.3177202
发表时间: 2022
期刊: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
影响因子: 5.6
作者: [Yuanfang Mao, Yizhang Wen, Haowen Chen, Min Liao, Fanrui Zhang]
通讯作者: Fanrui Zhang
Smart COD sensor using UV-Vis spectroscopy against optical window surface contamination
使用紫外可见光谱的智能 COD 传感器可防止光学窗口表面污染
DOI: 10.1016/j.measurement.2021.110125
发表时间: 2021-10-09
期刊: MEASUREMENT
影响因子: 5.6
作者: [Kang, Zhaofeng, He, Zixing, Zhang, Quan]
通讯作者: Zhang, Quan
高干扰环境下基于铵离子选择性电极的氨氮测量研究
  • 批准号:
    2026JJ50520
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2026
  • 负责人:
    文一章
  • 依托单位:
基于氧化钨流动电势的气液两相流液相流速实时测量方法研究
  • 批准号:
    2019JJ50078
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    文一章
  • 依托单位:
国内基金
海外基金