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第1章 绪论 1

1.1 研究背景、意义与目的 1

1.2 侵入式探头点测量技术 1

1.2.1 电导探头 2

1.2.2 光纤探头 2

1.2.3 超声探头 3

1.2.4 传热探头 4

1.2.5 光电毛细管探头 5

1.3 非侵入或非接触式CT测量技术 5

1.3.1 电阻CT 6

1.3.2 电容CT 7

1.3.3 射线CT 7

1.4 其他测量方法 8

1.4.1 激光多普勒测量 8

1.4.2 基于差压波动测量 9

1.4.3 基于图像识别测量 9

1.5 γ-CT测量气含率及其分布研究进展 10

1.6 Rushton气液搅拌釜气含率断面分布模拟计算进展 11

符号说明 14

参考文献 15

第2章 γ射线及其探测 21

2.1 γ射线概述 21

2.2 γ射线的性质 22

2.2.1 γ射线基本性质 22

2.2.2 γ射线与物质的相互作用 23

2.2.3 γ射线衰减规律 25

2.3 γ源的选择 26

2.3.1 选择原则 26

2.3.2 原因分析 26

2.4 辐射安全 28

2.4.1 γ射线对人体的危害 28

2.4.2 人体接受辐射的途径 28

2.4.3 辐射防护 29

2.5 探测器的种类与选择 29

2.6 Nal（TI）闪烁探测器的单元结构及原理 32

2.6.1 闪烁体 33

2.6.2 光电倍增管 34

2.6.3 前置放大器 34

2.6.4 线性脉冲放大器 34

2.6.5 单（多）道脉冲分析器 35

2.7 Nal（TI） 闪烁探测器的性能指标 35

2.7.1 能量分辨率 35

2.7.2 能量的线性 35

2.7.3 探测效率 36

2.8 Nal（TI） 闪烁探测器探测电子流仿真模型 37

2.9 137Cs γ射线能谱图 38

2.10 Nal（TI）闪烁探测器的应用进展 38

2.11 Nal（TI）闪烁探测器探测137Cs γ射线 39

2.11.1 探测过程 39

2.11.2 探测数据 39

2.11.3 数据处理与分析讨论 45

2.11.4 结论 52

符号说明 52

参考文献 52

第3章 γ-CT装置与测量线路均一化 55

3.1 γ-CT装置 55

3.1.1 γ射线源 55

3.1.2 探测器扫描方式 56

3.1.3 γ射线信号处理 56

3.1.4 γ-CT装置 58

3.2 多探测线路均一化 58

3.2.1 实验步骤 58

3.2.2 调整过程 59

3.2.3 分析与讨论 63

3.2.4 甄别器能量阈值设置 65

3.2.5 多探测线路均一化与光子数响应模型 65

符号说明 69

参考文献 70

第4章 γ-CT数字图像重建 71

4.1 CT图像重建的数学基础 71

4.1.1 坐标系转换 71

4.1.2 Radon变换及逆变换 71

4.1.3 傅里叶切片定理 72

4.2 CT重建算法概述 73

4.3 反投影算法 74

4.3.1 滤波反投影算法 74

4.3.2 傅里叶变换重建算法 75

4.4 代数迭代算法 76

4.4.1 代数重建算法 76

4.4.2 联合代数重建算法 78

4.4.3 乘型代数重建算法 78

4.4.4 迭代重建算法 78

4.5 EM算法 79

4.5.1 泊松分布与二项分布 79

4.5.2 EM算法原理与公式推导 81

4.6 EM算法CT成像实现与检验 85

4.7 搅拌釜气含率断面分布的CT扫描 86

4.7.1 气含率断面分布的计算公式 86

4.7.2 气含率断面分布的CT扫描图像 86

4.7.3 气含率断面分布的径向周均气含率曲线 86

4.7.4 CT测量重复性验证 87

4.7.5 结论 87

符号说明 88

参考文献 89

第5章 γ-CT测量Rushton气液搅拌釜气含率断面分布 90

5.1 Rushton气液搅拌釜 90

5.1.1 搅拌釜结构尺寸 90

5.1.2 圆环气体分布器 91

5.1.3 搅拌桨 91

5.2 三种气液分散状态与临界搅拌速度 91

5.2.1 三种气液分散状态与流动区域 91

5.2.2 临界搅拌速度的确定 93

5.3 CT扫描实验设计 94

5.3.1 气含率分布的影响因素 94

5.3.2 扫描位置 94

5.3.3 实验条件 94

5.4 CT扫描测量3/4静液高处断面径向气含率分布 95

5.4.1 不同临界状态 95

5.4.2 不同通气量下搅拌转速的影响 97

5.4.3 同一搅拌转速下不同通气量的影响 99

5.4.4 气体分布器开孔状况的影响 103

5.4.5 搅拌桨安装高度的影响 103

5.4.6 搅拌桨型的影响 105

5.5 CT扫描不同静液高处径向气含率分布 105

5.5.1 搅拌桨上方空间 105

5.5.2 搅拌桨下方空间 108

5.6 结论 110

参考文献 111

第6章 Rushton气液搅拌釜气穴结构及近桨区气含率分布 112

6.1 气穴结构与流态区域 112

6.1.1 气穴形成 112

6.1.2 气穴结构 112

6.1.3 流态区域 113

6.1.4 CT扫描 114

6.2 近桨区气含率分布 115

6.2.1 气含率的轴向分布 115

6.2.2 气含率的径向分布 116

6.3 小结 117

参考文献 118

第7章 Rushton气液搅拌釜气含率断面分布的CFD模拟 120

7.1 引言 120

7.2 双流体模型 121

7.3 相间作用力 121

7.3.1 曳力 121

7.3.2 附加质量力 122

7.3.3 液相湍动 122

7.4 群体平衡模型 123

7.4.1 模型描述 123

7.4.2 气泡破裂模型 124

7.4.3 气泡聚并模型 129

7.5 模拟计算 136

7.5.1 Fluent软件平台 136

7.5.2 模拟计算过程和步骤 137

7.6 模拟结果与讨论 139

7.6.1 通气量9.4 4L/min 139

7.6.2 通气量18.8 8L/min 143

7.6.3 通气量28.3 2L/min 145

7.6.4 结论 147

符号说明 148

参考文献 150