摇摆条件下窄通道内单相水流态转捩特性

矩形窄通道广泛应用于紧凑式换热器中,其内单相流动流态转捩特性会受到摇摆运动的影响.结合流迹显示技术,对摇摆条件下矩形窄通道内单相水从层流向湍流转变临界点附近的流动特性进行了实验研究.结果表明稳态条件下临界Re为2 550左右.摇摆条件下当Re小于2 400时,流态显示为稳定的层流,Re大于3 500时,流态为湍流,摇摆对稳定的层流区和湍流区流态没有影响;Re为2400～3 500之间时流动处于过渡区,摇摆对其流态转变有一定影响.在临界点附近摇摆振幅越大,流态转捩越容易发生;摇摆周期对流态转捩影响很小.摇摆运动改变系统重位压降及产生附加压降,从而对流态转捩的影响不可忽视.     

竖直窄矩形通道内弹状流特性的实验研究

针对窄矩形通道内弹状流的气弹行为和阻力特性问题,以空气和水为工质,应用高速摄影仪,对3.25 mm×43mm的竖直矩形通道进行了弹状流的可视化研究。实验共获得111组数据,气、液相雷诺数范围分别为55~2 042和1115~22 016。实验结果表明,气弹上升速度随两相折算速度线性增加;气弹长度随液相折算速度的增加而减小,随气相折算速度的增加近似线性增大;气弹区(1≤L*b<2),气弹宽度随气相流量的增大而显著增大,到达加长气弹区(L*b≥2),气弹宽度基本稳定。基于两相折算速度的雷诺数对实验数据进行拟合,拟合关系式的误差为14.7%。     

卧式矩形截面螺旋通道内气液两相流压力降特性研究

以空气和水为工质,对卧式矩形截面螺旋通道内气-液两相流动压降特性进行了实验研究.对实验结果进行了分析,分别对比了均相模型和分相模型的计算关联式.结果表明,均相模型的计算关联式不适用于卧式矩形截面螺旋通道内两相流压降的计算,而分相流模型整体吻合较好,但实验值和预测值仍有较明显误差.为此结合实验数据,以Lockhart-Martinelli分相模型为基础,提出了一种新的两相流动摩擦阻力压力降的计算式,与实验数据的误差较小,能够很好的预测本试验段的实验结果.     

矩形通道内脉动流摩阻系数的二阶傅里叶拟合

矩形通道内脉动流,流量的正弦脉动会引起压力的脉动,在层流区压力与正弦规律吻合良好,而在紊流区、过渡区和跨区域的压力脉动与正弦规律偏差较大.为了能够较为精确地计算管内压降,对矩形通道内脉动流进行了试验研究.通过测量截面为40 mm×3 mm的矩形通道内不同周期、振幅、平均值的正弦脉动流体的流量、压差,对压差数据分别采用一阶、二阶傅里叶级数进行拟合,发现用二阶傅里叶级数拟合压差数据,能够很好地反映压差的变化规律,并发现雷诺数-摩阻系数曲线呈‘8’字形.通过对二阶傅里叶级数的压差拟合公式进行分析、推导、拟合,得到了瞬时及平均摩阻系数的计算公式,其计算值与实验值的误差较小.     

螺旋管内气液两相流动特性的简化分析

从试验和理论上研究了螺旋管内气液两个流动特性,得出了平均截面含气率与容积含气率图,并采用不同模型,对螺旋管内主要注以型平均截面含气率和摩阻压降进行了推导和计算,计算结果与试验数据符合较好。     

微通道内气-液两相流动特性研究

考察了400μm光滑通道内氮气-乙醇、氮气-CMC(共5组,不同表面张力)的两相流动特性,并给出了更为普遍化的流型图,同时也研究了液体性质(密度、粘度等)对微通道内两相流体流动的影响。结果表明,不同流体的摩擦压降都会随着表观气速和表观液速的增加而呈现上升的趋势,随着粘度的增长,总体压降也会出现上升趋势,并且粘度越大越容易出现环型流。     

周期力场下窄通道内汽泡滑移实验研究

为了探索海洋条件下的沸腾换热机理,完善海洋条件下两相流动模型,采用高速摄影设备对摇摆状态周期力场下矩形窄通道内的汽泡滑移进行了实验研究。实验结果表明,在摇摆运动的影响下,汽泡的滑移速度发生了周期性波动,波动的周期与摇摆运动周期基本一致;摇摆运动所引起的附加惯性力以及系统流量的波动对汽泡滑移速度波动影响不大,摇摆运动所引起的汽泡直径变化是影响汽泡滑移速度波动的主要原因。     

水平管中气液两相流的流动特性研究

本文对水平管中气液两相流的流型分类，摩阻压降梯度在自制的实验台上作了系统的测定和研究，对气液两相流中这一经典课题得出的自己的见解和研究结果。     

环柱形狭缝通道内气液两相流流动特性

在水平放置的环柱形狭缝通道中, 对空气 水两相混合物的流动特性进行了研究, 首次得出了相应的流型图, 并提出了预测压降的关联式, 为环柱形狭缝通道中空气 水两相混合物的传热特性研究奠定了基础。     

倾斜下降管内气（汽）—液两相流动特性研究

本文以空气－水为工质，对华南斜下降管内气－液两相流流型和摩阻压降进行了理论和试验研究，采用压差波动法测定流型，获蜊了不同流型下的压差波动信号，根据试验结果，绘制了不同倾角下的流型图，得到了四种主要流型的转换关系式。采用以分液相摩擦折算系数和马蒂内利参数Ｘ＾２的关系整理了倾斜下降流动摩擦阻力试验结果，在理论分析基础上结合试验结果，提出了三种流型下摩擦阻力计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。     

摇摆运动条件下自然循环流动的实验和理论研究

针对摇摆运动对自然循环流动的影响，开展了实验和理论研究．实验分摇摆实验和不摇摆实验2部分，实验结果表明：摇摆造成了自然循环流量周期性波动，波动周期与摇摆周期一致，波动振幅随摇摆频率和摇摆振幅的增加而增加，同时摇摆造成了自然循环平均流量的降低．通过构建数学模型，对摇摆运动条件下的自然循环流动进行了理论计算，计算结果和实验结果符合良好．同时，分析了摇摆对自然循环影响的机理，结果表明，流动阻力系数的增加是造成自然循环平均流量降低的主要因素．     

矩形通道弹状流液膜特性

为了深入探究矩形通道内弹状流机理,利用高速摄像系统,对矩形通道(3.25 mm×40 mm)内弹状流进行了可视化研究。实验中发现,泰勒气泡长度LT随分气相雷诺数ReG近似线性增长,但随着分液相雷诺数ReL增加,LT的增长速率减小。液膜脱离泰勒气泡时厚度δf随ReG增加而减小并趋于稳定,随ReL增加而增大。δf主要由ReG、ReL和LT决定;LT≥150 mm时,δf趋于稳定。液膜脱离泰勒气泡时速度Vf随ReL增加而增大。在低ReL时,Vf方向向下并随ReG增加而减小;当ReL≥9 102时,液膜始终向上运动,Vf随ReG变化较小,主要受ReL影响。通过数据回归分别得到了LT、δf和液膜相对脱离速度Vfr计算关联式,其与实验数据符合相对较好。     

底部倒灌异重流运动特性试验研究

以三峡水库支流库湾广泛存在的倒灌异重流为背景,构建室内物理模型,以入流量、初始水位、温度差3个主要影响因子,设计系列工况对底部倒灌异重流运行特性进行模拟试验研究,分析异重流头部移动速度、交界面高度、头部厚度等主要水力学要素的变化过程及受入流量、初始水位、温度差的影响规律.研究表明底部倒灌异重流头部移动速度沿程呈线性递减,头部交界面沿程呈线性升高,头部厚度沿程呈线性递减.异重流运动稳定后,同一断面处,异重流头部速度随入流量、初始水位及温差的增加而增大,交界面高度随入流量及初始水位的增大而升高;异重流头部厚度受初始水位变化影响最敏感,随初始水位升高而增加.     

矩形断面明渠流速分布特性的试验研究

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠沿垂线流速的抛物线分布公式和横向平均流速的乘幂函数分布公式,同时给出了相关系数的确定方法.采用不同渠道流速资料进行验证,表明所提出的明渠流速分布律与实际分布一致,对应测点流速相对误差较小,可以满足明渠流速分布及流量计算精度要求.     

两相泥石流的非恒定特性研究

按照运动机理和泥沙粒径组成的不同,泥石流可分为一相泥石流和两相泥石流。两相泥石流是水和泥沙混合液体与石块构成的固体之间有明显的相对运动的泥石流。两相泥石流在山区沟谷中分布更为广泛,本文针对两相泥石流的非恒定运动过程展开实验研究。实验发现两相泥石流的运动过程具有明显的间歇特征,龙头的运动和停滞呈现间歇式分布。泥石流在停滞过程中,水流或泥沙悬浮液携带石块在前部堆积使得龙头高度和坡度逐渐增大,当坡度达到临界值时,泥石流向下游运移,龙头高度和坡度进而减小,当龙头坡度减小到一定值时,泥石流进入下一个停滞阶段,等待上游泥沙的补给和能量的聚集。两相泥石流龙头后部水流断面平均速度>颗粒断面平均速度>龙头速度,水流速度是颗粒速度的2～3倍,水流通过颗粒不断的将能量传递给龙头用来克服龙头相对较大的阻力。本文通过两相泥石流的实验,研究了间歇流动的形成发展过程,通过分析建立了相应的的力学模型。     

膜上灌入渗规律及水流运动特性试验研究

通过对宁夏引黄灌区膜上灌入渗规律及水流运动特性的试验研究,建立了膜上灌入渗速度与时间关系的数学表达式,即h=1．1170t^0.8364,t=0．9343t^-0.1636;提出膜上灌水流推进距离与时间呈幂函数规律,即t=0．1564 L^-1.2936,可供膜上灌技术研究工作者参考．     

二维矩形突起物绕流流动特性的实验分析

利用PIV技术,对在均匀来流条件下无压流流道内底壁矩形突起物流动的二维瞬时流速场进行了测量,得到了湍流情况下,两种台阶比(h1/h=2、4),相同流量(Q=40 L/s)情况下突起物绕流流动特性及流场中旋涡生成发展与演化的一般规律.同时还对两种工况下流场结构的时均特点和突起物附近水面线的变化情况进行了分析.     

二维矩形突起物绕流流动特性的实验分析

利用PIV技术，对在均匀来流条件下无压流流道内底壁矩形突起物流动的二维瞬时流速场进行了测量，得到了湍流情况下，两种台阶比（h1／h=2、4），相同流量（Q=40L／s）情况下突起物绕流流动特性及流场中旋涡生成发展与演化的一般规律．同时还对两种工况下流场结构的时均特点和突起物附近水面线的变化情况进行了分析．