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专利号: 2020107419859
申请人: 浙江交通职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种颗粒捕集器阻塞检测装置的检测方法,其特征在于:包括下述步骤:步骤1:对于不同的若干碳化硅颗粒集合体,指定不同尾气颗粒吸附质量比,所述若干碳化硅颗粒集合体对应从小到大编号为1,2,3,…,i,…,α,编号i的碳化硅颗粒集合体对应的尾气颗粒吸附质量比为wi;

步骤2:计算编号为i、对应的尾气颗粒吸附质量比为wi的碳化硅颗粒集合体对应的孔隙率ni;

步骤3:重复步骤2,得到w1,w2,w3,…,wi,…,wα所有的所述碳化硅颗粒集合体的孔隙率n1,n2,n3,…,ni,…,nα,其中n1,n2,n3,…,ni,…,nα中最小值为nmin、最大值为nmax;

步骤4:将气泵、气体流入管、存有不同的若干碳化硅颗粒集合体的颗粒捕集器和气体流出管依次连接,安装流场监测系统;对流场监测系统确定有限元网格节点位置,流场监测系统的气压计和流速计与有限元网格节点配合;开动气泵,实时记录流场监测系统中气压计的压强值和流速计的流速值,并提取β个气压计上测得的压强p1,p2,…,pβ,提取γ个流速计上测得的流速v1,v2,…,vγ;

步骤5:预设一组变量x1,x2,…,xj,…,xη,这里η为有限元模型中单元总数;取有限元模型中第j个单元的第一变量f(xj)为:取有限元模型中第j个单元的的第二变量gj为gj={nminf(xj)+[1-f(xj)]nmax}c    (2)式(1)和(2)中,b为第一变量f(xj)中的参数,c为第二变量g(xj)中的参数,1≤j≤η;将第二变量gj赋值给有限元模型中的第j单元作为其孔隙率;进行有限元计算得到流速和压强,提取与气压计对应节点上的计算压强 提取流速计对应节点上的计算流速通过迭代直至相邻的变量x1,x2,…,xj,…,xη间的差值小于阈值;

步骤6:计算第j单元对应的吸附质量比从而得到第j单元的阻塞程度。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置的检测方法,其特征在于:所述步骤2包括以下步骤:

步骤2.1:将尾气流灌入碳化硅颗粒集合体,直至编号为i的尾气颗粒吸附质量比达到wi;

步骤2.2:取编号为i的碳化硅颗粒集合体放入单元盒腔室内;

步骤2.3:伺服气压泵推动活塞在伺服腔室里移动,伺服气压泵控制并记录施加在活塞上的压力,根据记录的压力与活塞的受压面积计算出碳化硅颗粒集合体的入口处压强;

步骤2.4:流速采集系统提取活塞行进速度、活塞面积、单元盒垂直于流速的横截面积,然后实时计算并记录单元盒中的流速;

步骤2.5:单元气压计记录碳化硅颗粒集合体的出口处压强;

步骤2.6:由碳化硅颗粒集合体的入口处压强、流经气体的流速和出口处压强,计算编号为i的碳化硅颗粒集合体对应的孔隙率ni。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置的检测方法,其特征在于:所述步骤2中孔隙率ni的计算方法为求解下述方程:上式中,p为流体压强;ux为流体流速;t为时间;x为流动方向坐标; 为碳化硅颗粒平均粒径。

4.根据权利要求2所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置的检测方法,其特征在于:步骤

5中,迭代计算包括以下步骤:

设第z步计算时,变量x1,x2,…,xj,…,xη的值为计算增量 使计算值 最小;

则第z+1步计算时,变量x1,x2,…,xj,…,xη的值为 其中,

5.根据权利要求4所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置的检测方法,其特征在于:计算增量 过程为:

取矩阵A,其中e行j列元素A(z,j)为取矩阵B,B列数为1,其中第e行元素B(e)为计算矩阵L=A-1B,矩阵L列数为1,取其中第e行元素Le等于

6.一种采用权利要求1~5之一的检测方法的颗粒捕集器阻塞检测装置,其特征在于:包括:

颗粒捕集器,所述颗粒捕集器内配合设置有若干碳化硅颗粒;

配合颗粒捕集器设有流场系统,用于产生和输出气流;

配合颗粒捕集器和流场系统设有流场监测系统,用于监测颗粒捕集器和流场系统间配合的流场动态;

配合颗粒捕集器还设有单元测试系统,用于获得颗粒捕集器每个局部单元的受尾气颗粒的阻塞情况。

7.根据权利要求6所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置,其特征在于:所述流场系统包括气泵、气体流入管和气体流出管,所述气泵、气体流入管、颗粒捕集器和气体流出管依次连接。

8.根据权利要求7所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置,其特征在于:所述流场监测系统包括若干气压计和若干流速计;若干所述流速计布置在气体流入管和气体流出管的内侧壁上;若干所述气压计布置在气体流入管、气体流出管和颗粒捕集器侧壁上。

9.根据权利要求6所述的一种颗粒捕集器阻塞检测装置,其特征在于:所述单元测试系统包括流速采集系统、伺服气压泵、活塞和伺服腔室,所述流速采集系统、伺服气压泵和活塞依次连接,所述活塞设置于伺服腔室内部,活塞一侧的所述伺服腔室内设置有单元盒,所述单元盒的两端分别设置有第一多孔挡板和第二多孔挡板,第一多孔挡板和第二多孔挡板间的所述单元盒腔室内配合设置有颗粒捕集器,所述第一多孔挡板朝向活塞设置,所述第二多孔挡板的一侧配合设置有单元流出管,所述单元流出管的内侧壁上配合设置有单元气压计。