高质量含气率垂直下降两相绕流的研究

通过热敏电阻式和压力晶体式两种实验方法对高质量含气率垂直下降气液两相流进行研究,分析了绕过梯形柱体所形成的绕流尾流流态,在高质量含气率垂直下降气液两相流中,不易形成稳定的涡街,且热敏电阻式检测器不适用来测试高质量含气率垂直下降气液两相流中的涡街。     

流动方向对三角形柱体气液两相涡街的影响

在５０ｍｍ管道内，分垂直上升和垂直下降两个方向，试验研究了气液两相混合物的流动方向对三角形柱体两个涡街的影响，分析了气液两相混合物流过两种尺寸的三角形柱体时的旋涡脱落规律，初步研究了气泡尺寸对气液两相涡街的影响。     

用探针法测量筛板上气液两相流中的含气率及其分布

用金属探针法测量塔板上气液两相流中某些点的含气率。试验结果表明含气率在泡沫状态下与喷射状态下沿着塔高的分布有明显的差别。     

含气率对长圆管内气液两相流流场特性的影响

为了解决不同工况下长圆管径向支撑承载力及其稳定性的问题,采用有限体积法,对长圆管内不同含气率的气液两相流的流场特性进行了数值计算。基于流体力学基本理论与多相流理论,完成了长圆管内气液两相流湍流流动形态的瞬态追踪,并计算了不同含气率的流场分布对管道内壁产生的流场作用力。结果表明:随着流动的进行,当气相流体加入液相流体时,气相流体作用于液相流体表面形成波浪,且含气率越大,气相流体对液相流体的作用越强,当含气率α50%时,液相流体的流动效应被逐渐减弱,流动形态转变为层状流,管壁受到的流场作用力减小。     

用神经网络分析两相流横掠三角形柱体的信号

对气液两相横掠柱体旋涡脱落信号数据进行了三层小波分解,并提取第三层小波分解的8个重构信号的能量作为人工神经网络的输入特征向量,训练了人工BP神经网络,并应用该网络实现了气液两相绕流中含气率大小的定位.解决了用传统的傅里叶变换进行信号分析时所不能解决的问题,即当含气率过大时,无法从功率谱图上确定含气率的大小.试验范围内最大可确定的截面含气率可达35.9%.研究表明,小波分解的特征提取技术和人工神经网络的模式识别技术联合应用可以作为测量两相流组分的一种新方法,也可作为对大含气率气液两相流横掠柱体旋涡脱落的分析方法.     

T形柱体气液两相涡街现象的研究

本文在５０ｍｍ管内，分垂直上升和垂直下降两上方向，试验研究了气液两相混合物绕Ｔ形柱体流动，发生气液两相涡街的一些现象，分析了两种尺寸的Ｔ形体当气液两相混合物流过时，旋涡脱落的一些规律。     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号,通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法.波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度.两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大.两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开.实验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流.     

含气成品油管流中的声传播特性

从声速传播及流体体积弹性模量的定义出发,不考虑两相流复杂的流型划分,不研究某一具体流型下的声速,按照流体定义体积弹性模量的方法,定义气液两相流体的弹性模量,得出声速在两相流中的传播公式,再根据气液两相的密度、体积分数、热交换状态、管道刚度以及约束条件的差别进行简化.分析含气成品油中声速与空隙比、压力及液体特性之间的关系,所得到的结果对于研究含气成品油管道输送的水力瞬变具有一定的学术价值.     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号．通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法．波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度．两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大．两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开。试验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流．     

埋地混输管道温降计算分析

油气集输管线的沿程温降主要与压降、总传热系数有关,而油气两相流在沿程的流动过程中不稳定,流态多变,导致压降的计算方法存在较大差别。在考虑了平均含气率与焦耳-汤姆逊效应对温降的影响后,建立了集输管线的3种油气两相流温降数学模型,采用了贝克流型划分法对油气两相流进行计算。结果表明,用液体持液率H1代替质量含气率Xwg计算多相流的混合比热Cp,能够提高油气两相流温降计算的精度。     

Numerical study on convective heat transfer of supercritical CO2 in vertically upward and downward tubes

The experimental measurement of supercritical pressure carbon dioxide(sCO_2) heat transfer in vertical downward flow was performed in a circular tube with inner diameter of 10 mm. Then, a three-dimensional numerical investigation of sCO_2 heat transfer in upward and downward flows was performed in a vertical heated circular tube. The influence of heat flux, mass flux,and operating pressure on heat transfer under different flow directions were discussed. According to the "pseudo-phase transition" viewpoint to supercritical fluids, the analogy to the subcritical inverted-annular film boiling model, the physical model to sCO_2 heat transfer was established, where fluid region at the cross-section of circular tube was divided into gas-like region covering heated wall and core liquid-like phase region. Then, the thermal resistance mechanism which comprehensively reflected the effect of multiple factors including the thickness of the gas-like film or liquid-like region, fluid properties and turbulence on heat diffusion was proposed. Surprisingly, thermal resistance variation in upward flow is well identical with that of wall temperature and heat transfer deterioration is predicted successfully. In addition, compared with thermal resistance in the core liquid-like region, gas-like film formation is determined to be the primary factor affecting heat transfer behavior. Results also show that total thermal resistance in upward flow is always larger than that in downward flow. The investigation can provide valuable guide to design and optimize sCO_2 heaters.     

竖直圆管内超临界压力低温甲烷传热的数值研究

为了降低超临界压力甲烷管内对流换热的热阻,提高传热过程的稳定性,对竖直管内超临界甲烷的流动与传热过程进行了数值研究,讨论了热流密度、流动方向对流动换热特性的影响,研究了流场、温度场和湍动能变化对传热不稳定性的影响。结果表明,竖直管内超临界甲烷的传热存在不稳定传热现象,在高热流密度下,管内壁温度和平均温度具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在低热流密度下,局部对流传热系数具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在相同的热流密度下,向上流动时的传热不稳定性大于向下流动时的传热不稳定性,是由于向上流动的热影响大于向下流动的热影响,产生的类气膜是传热不稳定的主要因素。     

管路倾角对混输管线中分层流存在范围的影响

采用Kelvin-Helmholtz非稳定性理论导出的分层流界面稳定存在准则和Barnea提出的分层流与环状流转换准则，对不同管路倾角下分层流稳定存在范围进行了模拟，并在管线操作条件下，预测出分层流存在最大区域所对应的倾角，能为现场生产和两相分离器的设计提供理论依据。模拟计算结果表明，倾斜向上的两相管流中几乎不存在分层流；在下倾管线中，随着倾角增大，分层流存在区域逐渐增加，超过最大范围后，迅速减小直至消失；两相分离器的入口倾角在一30℃左右能获得最佳的分离效果。     

稠油热采注蒸汽分配器的流场数值模拟

了解蒸汽分配器内的流场分布,比较一分三立式蒸汽分配器与一分三球形蒸汽分配器的分配效果。通过Fluent对一分三立式蒸汽分配器与一分三球形蒸汽分配器内部的流场进行数值模拟,分析分配器内密度分布、气相体积分布与速度场对蒸汽分配效果的影响。数值模拟结果表明,在蒸汽的干度与流量分布过程中,一分三球形蒸汽分配器要优于一分三立式蒸汽分配器。建立的一分三球形蒸汽分配器可为实际现场作业及高温高压球形分配器的建造提供参考。     

Moving behavior of pellets in a pellet shaft furnace

The downward moving behavior of pellets in a 8 m2 pellet shaft furnace with an internal vertical air channel and a drying bed was studied by means of a visualized model(1-15) and a top model(1-1).The visualized model experiment shows that the downward movement of pellets can be regarded as plug flow approximately inside the furnace except for the lower region of cooling zone due to the influence of the drained hopper.The top model experiment reveals that the pellet sizes increase along the moving direction because of the percolation phenomenon,which results in a decrease of the resistance coefficient and an increase of the gas flow rate from the furnace wall toward the furnace center.     

大颗粒流化床上升管内两相流动的数值模拟

以欧拉双流体模型和两相流体动力学理论为基础,采用湍流模型对上升管内固液两相流流化过程中两相速度分布、流场特性以及局部压力变化进行了模拟.结果表明管内颗粒存在非定型团聚现象,并对液固管流流场进行了分析.颗粒团聚及破散运动是导致管内局部压力波动和液相能量变化的主要原因.在同一条件下,模拟结果能够与实验结果较好地吻合,为进一步研究多相流化床和优化设计提供了有力的依据.     

垂直管道浸取器内悬浮液中分散相流动模型的研究

采用颗粒示踪、光电检测、微机采集数据来研究垂直管道浸取器内液固两相流中分散相的流动模型．选用扩散模型，但流速需用分散相的真实流速．将检测的电压应答值换算成浓度应答值，用矩阵法求出理想脉冲应答，然后用非线性回归求取直管段的混合扩散系数，并作关联．     

垂直管道浸取器内悬浮液中连续相流动模型

本文选用扩散模型。用盐水示踪，微机采样来研究垂直管道浸取器液固两相流中连续相的流动模型。在各管段进口和出口同时检测应答，换算成为理想脉冲应答，然后用非线性最小二乘法回归，求出混合扩散系数。依此按直管段，上回湾和下回弯分别作关联。     

饱和填土稳定渗流条件下动主动土压力计算

地震力和地下水渗流共同作用条件下的饱和填土土压力的计算问题是土力学中土压力课题研究的热点和难点所在。对地下水渗流流线为竖直向下的稳定渗流（问题1）和流线弯曲、地下水从挡土墙排出的稳定渗流（问题2）2种简化状态,基于拟静力法和库仑土压力理论,建立了动主动土压力的计算公式。通过和前人研究的对比分析,验证了该计算公式的可靠性,讨论了填土内摩擦角对动主动土压力的影响。结果表明,总动主动土压力随填土有效内摩擦角的增大均呈非线性减小变化,且问题2的总主动土压力随有效内摩擦角增大的减小变化更显著。     

内循环流化床下旋流场中气固多相流动的研究

基于已求得的内循环流化床下旋流场的气相流动场，求得了颗粒相运动方程，用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对此区域内颗粒运动特性进行了数值模拟。结果表明，内循环流化床能实现炉内分离和循环，延长颗粒在炉内停留时间，提高颗粒燃尽度和燃烧效率。