非牛顿流体在圆管中层流-紊流分层流动规律

提出了研究圆管中分层汉动的新模型,并利用该模型研究了非牛顿流体在圆管中层流－紊流分层流动,得出了速度场的解析分布式,最后,研究了分层流动的阻力规律,为分层掺气减阻提供了理论依据,研究表明,分层掺气可以实现有效的减阻。     

圆管分层层流的流动规律

从流体力学中N－S方程出发，建立了圆管两相分层层流流动的数学模型，通过两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述两相圆管分层流的数学方程，再通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律，应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送，其节能效果十分明显。     

牛顿-幂律流体两相分层紊流的水力特性研究

针对圆管中两相分层紊流流动的水力特性，利用一种新的研究方法——旋转坐标轴法，将圆管流的研究转化为平板流，籍此建立了新的牛顿-幂律流体圆管分层紊流流动模型，得出流动的解析表达式，并通过实验对模型进行了验证。给出了两相分层流以及单相管流的流量积分式，用以验证油气两相分层流是否能相对于石油单相管流实现减阻，为油气混输技术提供理论依据。     

应用Ω型管调整气液分层流动特性实验研究

为了开发抑制严重段塞流的被动式方法,利用所提出的新型流动调整装置—"Ω型管"在水平管内气液分层流条件下开展了实验研究,讨论了Ω型管结构参数对其流动调整作用的影响规律,分析了Ω型管流动调整作用的机理。研究表明,气液分层流流过Ω型管后,液相截面含率的波动强度增加且间歇性增强,具体表现为波动曲线的标准差增加、最大值增加、最小值降低、波动范围增加和波动周期增加;Ω型管能够将气液分层流调整为气液间歇流型,其流动调整能力随主弯管弯曲半径和基本单元个数的增加而增强,受基本单元之间距离的影响相对较小;Ω型管对气液分层流流动特性的调整作用机理可以归结为两个物理过程:液体阻塞和气体携带。研究结果为进一步优化设计Ω型管以及将其应用于立管系统以抑制严重段塞流奠定了基础。     

液固二相流动的层流Navier-Stokes方程数值计算

本文基于有相间滑移的液固二相流动层流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ基本方程，采用修正的ＳＩＭＰＬＥ算法即相间滑移算法（Ｉｕｔｅ－ＰｈａｓｅＳｌｉＰＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）计算了圆管定常轴对称一相流动层流入口问题．计算表明，本文采用的二相流动模型和ＩＰＳＡ算法能很好地模拟悬浮粒子在国管层流流动中出现的径向迁移现象，计算结果与实验结果吻合．     

城市污水的流动特性理论研究

为了能使城市污水在污水源热泵方向进一步推广应用,以原生污水源热泵系统中的流动工质——城市污水为研究对象,采用理论推导与实验相结合的方法对城市污水在圆管中层流和紊流的流动特性进行分析与研究.结果表明:城市污水在流变性上体现为剪切稀化流体特性,可以通过临界广义雷诺数判别流态.在此基础上,通过理论推导得到了层流和紊流状态下的压降计算公式,并且通过阻力特性实验进行了验证.研究结果对原生污水源热泵系统中水泵的选择有一定的指导意义.     

污垢对圆管内层流换热三场协同的影响

在强化换热场协同原理的基础上,分析了对流换热中三场协同关系对传热的影响;并对圆管进行数值模拟,研究了不同结垢厚度下,圆管内层流换热速度场、温度场和压力场之间协同度的变化,对数值结果进行分析,综合考虑换热和阻力特性。对不同污垢厚度圆管的综合性能做出评价。     

Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了Ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式以及气－液两相充体流动阻力的计算方法。和文献中所报道的结果基本相同。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。     

旋转式气液混合器流场数值模拟与状态分析

为提高不同工况下旋转式气液混合器轴承支承承载力,采用Fluent流体分析软件,对静止与转动工况下混合器内部的气液两相流体进行了流场湍流数值模拟.采用流体体积模型与压力隐式算子分割算法,进行了气液两相混合流体的瞬态流动追踪,分析了相应的流场分布状态.结果表明:静止状态下,混合流体的分层主要受入口流速的影响,流速越大,分层区距离入口越远,各相明显分层,流型由规则的层状流逐渐过渡为波状流,且波形逐渐变大;转动状态下,流场分布主要受离心力作用的影响,入口流速一定时,随着转速的提高,流型由重力方向的分层流逐渐转化为螺旋轴状流,液相贴近壁面,气相靠近回转轴线,圆周方向上呈环状分层.     

Power Law液体圆管螺旋流的解析解——速度分布、流量和压降梯度的计算公式

作者于1984年在理论上和实验上完成了泥浆常用的Power Law液体在环形空间中螺旋流动规律的研究。本文将完成该液体在钻柱内(圆管)的螺旋流动的理论研究。根据非牛顿流体力学原理,运用数学方法,给出了圆管层流螺旋流的视粘度分布、速度分布和流量的解析表达式;进而建立了压降梯度的计算公式。     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

水平管内气液两相流界面湍流各向异性分析

为探讨水平管内气液两相流湍流模型如何选择,提出水平管内气液两相流界面湍流为各向异性的猜想,分析了该界面湍流各向异性产生和发展的机理,指出界面湍流各向异性产生的湍流惯性力是水平管环状流形成的重要原因.通过比较二方程模型和雷诺应力模型(RSM)模拟同一个水平管环状流工况的结果来验证分析的正确性,在此基础上探讨了气液两相流湍流模型的选择依据.结果表明当水平管内气液剪切力较大时适合选用RSM模型,其他情况二方程模型和RSM模型均适用.     

倾斜圆管中紊流流动及顶替速度与压降计算

本文应用紊流力学中圆管紊动微分方程式．经过严密的数学推导，得到了一个新的圆管轴向紊流时均流速分布公式。这些公式由于去掉了普朗特关于粘滞应力较小及总应力沿管径不变的假设，因而理论上比普朗特的圆管紊流公式更为合理。本文也研究了两种粘性流体在圆管中的顶替规律．文中也得到了紊流流动与顶替时倾斜圆管两端压降的计算公式。     

多并联分支管联箱气液两相流流量分配的研究

在气液两相流动和流量分配实验台上,对加装笛形管均流器和不加装笛形管均流器的径向引入双入口联箱的分配特性进行了实验研究。实验结果显示,未加装笛形管均流器的联箱发生了严重的气液两相箱分配不均的问题,相分离现象明显。而加装笛形管均流器的联箱两相分配趋于均匀。研究了入口干度对联箱流量分配的影响,发现未加装笛形管的联箱在入口干度较低的时候流量分配不均的现象最为严重,随着入口干度的增加,个别分支管的流量偏差逐渐减弱。而加装笛形管均流器的联箱流量分配特性较为稳定,标准流比偏差系数始终维持在较低水平。     

基于管道沿程阻力的流量测量方法

介绍了利用流体管道直管段的沿程阻力计算管道流量的原理和方法。对该方法用２００ＭＷ机组锅炉给水工况进行了验算;进一步证明了方法的可靠性。简述了使用此方法进行流量测量的优点和在非圆管流流量计算中的应用方法。     

水平管内空气-水两相流流型的混沌特征

在内径26 mm、长2 000 mm的水平管内,用差压变送器测量气液两相流不同流型下的压差波动信号,通过小波变换对信号进行除噪后,运用确定性混沌分析技术对信号进行分析,研究两相流系统分层流、泡状流、间歇流和环状流压差波动信号的混沌动力学行为.结果表明,气液两相流动系统为混沌动力系统,吸引子可用来表征气液两相流系统的动力学行为,混沌特征参数关联维D2和K熵可用来定量识别以上4种流型.     

曲率和挠率对螺旋状矩形管流动特性的影响

利用基于带有物理基的非笛卡儿张量分析的广义矩阵法，在非正交的螺旋线坐标系中，推导出了连续性方程和Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组。并利用有限元法，解出了上述偏微分方程组。借以分析研究了螺旋状矩形管在定常、充分发展的层流流动中，管的曲率、挠率和横截面倾斜角对流动特性的种种影响。     

油煤浆加热炉前混氢直管段气液两相流流型数值分析

利用Fluent软件中的VOF模型对煤液化工业中油煤浆加热炉前混氢直管段的气液两相流进行了模拟计算,分别对3种不同油煤浆流速和6种不同的氢气流速进行了气液两相流型模拟分析,并将分析结果与Mandhane流型图进行了对比,二者基本吻合.模拟计算结果表明,在给定油煤浆流速下合理控制氢气通入量可保证气液两相流流型为冲击流.     

基于连续小波变换和RBF神经网络的气液两相流流型识别方法

针对气液两相流压差波动信号的非平稳特征,提出了以多尺度连续小波变换值矩阵的奇异值为特征矢量的流型识别方法。首先对气液两相流压差波动信号进行连续小波变换,得到初始特征向量矩阵。然后对初始特征向量矩阵进行奇异值分解得到矩阵的奇异值,将其作为流型的特征向量,再结合RBF神经网络形成流型的智能识别方法。对水平管内空气-水两相流4种流型的识别结果表明该方法能够有效地识别流型。