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基于圆柱定程干涉法测量气体黏度的探索

安保林 林鸿 刘强 段远源

基于圆柱定程干涉法测量气体黏度的探索

安保林, 林鸿, 刘强, 段远源
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  • 黏度是流体的重要输运性质, 实验测量是获取黏度数据的基本手段. 圆柱定程干涉法是目前测量气相声速最精确的方法之一, 其测量参数为工质的声学共振频率和共振峰半宽. 共鸣腔中气相工质的黏性会导致共振频率的偏移和共振峰半宽的增加, 是声速测量中的重要非理想影响因素. 但通过对共振频率和共振峰半宽的精确测定, 并结合热边界层、进气导管、声学传感器及壳体振动等其他非理想因素的修正, 可以精确反推获得黏度. 本文从理论上探讨了应用圆柱定程干涉法测量共振频率或者共振峰半宽来得到黏度的新方法, 以氩 (Ar) 为例进行了实验验证, 测量结果与文献值具有较好一致性, 证实了方法的可行性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51076074, 51276175)资助的课题.
    [1]

    Zhang Y, He M G, Liu Y, Guo Y 2011 J. Eng. Thermophys 32 9 (in Chinese) [张颖, 何茂刚, 刘洋, 郭盈 2011 工程热物理学报 32 9]

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    Greenspan M, Wimenitz F N 1953 NBS Report 2658

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    Wilhelm J, Gillis K A, Mehl J B, Moldover M R 2000 Int. J. Themophys 21 983

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    Gillis K A, Mehl J B, Moldover M R 2003 Acoust. Soc. Am. 114 166

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    Feng X J, Lin H, Liu Q, Zhou M X, Duan Y Y. 2011 J. Eng. Thermophys 32 725 (in Chinese) [冯晓娟, 林鸿, 刘强, 周梦夏, 段远源 2011 工程热物理学报 32 725]

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    Feng X J, Liu Q, Zhou M X, Lin H, Duan Y Y. 2012 J. Eng. Thermophys 33 7 (in Chinese) [冯晓娟, 刘强, 周梦夏, 林鸿, 段远源 2011 工程热物理学报 33 7]

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    An B L, Liu Q, Duan Y Y 2012 J. Eng. Thermophys 33 561 (in Chinese) [安保林, 刘强, 段远源 2012 工程热物理学报 33 561]

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    Lin H, Feng X J, Zhang J T, Duan Y Y 2012 J. Eng. Thermophys 33 1291 (in Chinese) [林鸿, 冯晓娟, 张金涛, 段远源 2012 工程热物理学报 33 1291]

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    [14]

    Zhang J T, Lin H, Feng X J, Sun J P, Moldover M R, Duan Y Y 2011 Int. J. Thermophys 32 1297

    [15]

    Trusler J P M 1991 Physical Acoustics and Metrology of Fluids (New York: Adam Hilger) p90-114

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    Feng X J 2010 Ph. D. Dissertation (Beijing: Tsinghua University) (in Chinese) [冯晓娟 2010 博士学位论文 (北京: 清华大学)]

    [17]

    Moldover M R, Mehl J B, Greenspan M 1986 J. Acoust. Soc. Am. 79 253

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    Lemmon E W, Jacobsen R T 2004 Int. J. Thermophys. 25 21

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    Gillis K A, Mehl J B, Moldover M R 1996 Rev. Sci. Istrum. 67 1850

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    [4] 张小丽, 林书玉, 付志强, 王勇. 弯曲振动薄圆盘的共振频率和等效电路参数研究. 物理学报, 2013, 62(3): 034301. doi: 10.7498/aps.62.034301
    [5] 商继祥, 赵云波, 胡丽娜. 高温金属熔体黏度突变探索. 物理学报, 2018, 67(10): 106402. doi: 10.7498/aps.67.20172721
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  • 引用本文:
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-19
  • 修回日期:  2013-05-08
  • 刊出日期:  2013-09-05

基于圆柱定程干涉法测量气体黏度的探索

  • 1. 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室, 二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室, 北京 100084;
  • 2. 中国计量科学研究院热工计量科学研究所, 北京 100013
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51076074, 51276175)资助的课题.

摘要: 黏度是流体的重要输运性质, 实验测量是获取黏度数据的基本手段. 圆柱定程干涉法是目前测量气相声速最精确的方法之一, 其测量参数为工质的声学共振频率和共振峰半宽. 共鸣腔中气相工质的黏性会导致共振频率的偏移和共振峰半宽的增加, 是声速测量中的重要非理想影响因素. 但通过对共振频率和共振峰半宽的精确测定, 并结合热边界层、进气导管、声学传感器及壳体振动等其他非理想因素的修正, 可以精确反推获得黏度. 本文从理论上探讨了应用圆柱定程干涉法测量共振频率或者共振峰半宽来得到黏度的新方法, 以氩 (Ar) 为例进行了实验验证, 测量结果与文献值具有较好一致性, 证实了方法的可行性.

English Abstract

参考文献 (19)

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