微小三通管弹状流与环状流相分配机理对比研究

采用计算流体动力学方法,通过改变支管倾角,对微小三通管道模型进行了数值模拟,研究了入口流型为弹状流和环状流时,微小三通管道的相分配特性,分析了管道中气相和液相的体积分数分布规律。结果表明,微通道内的相分离特性受上游两相流流型影响。弹状流气相优先在支管中采出,而环状流的液相优先在支管中采出。对比研究微小三通管弹状流与环状流相分配机理,入口流型为环状流时,支管倾角为60°的管内流动,经过三通管道,延续环状流稳定方面有较大优势,可获得最佳的相均匀分配;入口流型为弹状流时,当支管倾角减小为20°和30°时,两者质量分离效率相差小于5%,质量分离效率最低,可获得最佳的相均匀分配。     

水平管内汽液两相流流型及换热特性数值模拟

为研究水平管内相变汽液两相流动流型变化,使用VOF模型和RSM湍流模型对其进行了数值模拟,分析了水平管内对流换热、压降及流型的变化．模拟结果表明:VOF模型和RSM湍流模型可用于模拟两相流流型中的泡状流、分层流、波状流、弹状流以及环状流;模拟结果与Mandhane流型图基本吻合;对流换热系数及压降与已有关联式吻合较好．     

摇摆状态下水平管内气液两相流流型转换研究

以空气和水为工质,对摇摆状态下管径为25mm有机玻璃管内两相流流型转换规律进行了实验和理论研究.依据稳态条件下的流型转换机理,通过考虑摇摆引起的附加惯性力的作用,确定了影响分散泡状流和环状流型转换的主要因素,进而提出摇摆状态下分散泡状流向泡状流或间歇流和环状流向分层流 间歇流或间歇流型转换的准则关系式.并将该理论模型与实验数据以及稳态条件下的半理论公式进行了比较,结果表明新准则关系式要比稳态关系式能更好地预测摇摆状态下流型转换边界.     

小空间热虹吸管传热分析与试验

对电子元器件散热和太阳能应用中的小热管内汽液两相流动与传热作了分析 ,进行了小直径圆型和扁型热虹吸管 ( 4× 0 8、 6× 0 8、 8× 1 0mm)传热性能试验 ,热管壁面温度的波动和热管传热能力与热管内汽液两相流动及流型变化有关 .高热源温度时 ,热管传输功率大 ,流型为塞状流 ;低热源温度时 ,流型为条状流 ;扁型热管传热功率比圆型热管低     

并联硅基扩缩微通道内气液两相间歇流型与压降特性

采用以IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜为主体的可视化观测系统,实验研究并联硅基扩缩微通道内氮气/水气液两相间歇流型及压降特性.随气液两相表观流速变化,间歇流子流型依次呈现环状/单相液体交替流型、弹状/环状/单相液体交替流型、弹状/单相液体交替流型、雾状/弹状/单相液体交替流型和雾状/单相液体交替流型,得到不同气液两相表观流速下并联扩缩微通道流型分布图.研究表明,均相流模型的压降计算结果同实验值有较大出入.尽管分相流模型在一定程度上引入了气液两相的相互作用,其预测结果好于均相流模型,但是仍无法精确地描述并联扩缩微通道内氮气/水气液两相的运动与空间分布.     

多孔介质通道气液两相流型及压降特性研究

通过高速摄影仪研究多孔介质通道内气液两相流体垂直向上流动的流型,在实验参数范围内依次拍摄到泡状流、弹状流、脉冲流、雾状流4种典型流型,并总结了各种流型的特征。依据实验获得的两相流动阻力数据,分别对分相模型阻力关系式和均相模型阻力关系式进行了拟合,得到了适于实验特点的两类阻力关系式。改进后的两类模型均与实验数据实现了较好的吻合,但模型关系式定义中包含了影响阻力压降各要素的均相模型具有更高的预测精度,且该模型物理意义更加清楚,可以优先用于多孔介质通道气液两相流动的阻力计算。     

水平管内油水三层流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40 mm 的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。实验工质为46~#℃机械油(20℃时,粘度为9.705×10~(-2)kg/ms,密度为881 kg/m~3)和自来水,油相和水相折算速度分别为0.13～1.2 m/s 和0.11～1.38 m/s,含水率为6%～85.8%,实验在常温常压下进行。针对钢管内油水两相三层流的流型进行了描述,探讨流型的转变机理。建立了摩擦阻力油水两相三层流的半理论化实验关联式,与实验数据吻合良好,揭示了摩擦阻力压降的变化规律。     

起伏地区天然气管线清管过程分析研究

研究清管过程中气液两相流流动特征,有助于管线本身及上下游设备的设计和操作。因此,采用多相流瞬态模拟软件OLGA,对起伏地区天然气管线清管过程中气液两相流动规律进行了研究,重点分析了清管过程中的流型、压力、持液率、清管速度、积液量等参数的变化规律。结果表明,由于清管过程中地形起伏较大,气液两相流体出现了分层流、段塞流和环状流等3种流型;管道入口处压力最大,沿程压力逐渐减小,压力波动情况与流体持液量和地形有关;清管器速度总体上波动不大,平均速度为3.5～3.8 m/s;清管过程中出现的最大液塞段长度达到3 851.0 m;持液率不断变化,最大清出液量接近300 m3。研究结果对地形起伏地区天然气管线的清管作业具有一定的实际指导意义。     

气力提升管内流型识别的实验研究

以压缩空气、水和麦饭石陶瓷颗粒作为实验介质,利用高速摄像仪对气力提升管内的气液两相流流型及气液固三相流流型进行可视化分析识别。实验结果表明,采用高速摄像技术有效识别了气力提升管内的流型,观察到气液两相流中存在着4种流型:泡状流、弹状流、泡沫流、环状流。以气液两相流流型特征为基础参考,将观察到的气液固三相流流型归分为弹旋流、旋涡流、波浪流、聚泡流和环柱流5种。并对各流型间的转变机理进行了分析阐述。     

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.     

流化床布风板结构对流场影响的数值模拟研究

应用CFD软件Fluent对流化床炉内布风板入口0.5 m段进行冷态流场模拟。研究在一定的开孔率下不同的布风板板孔布置（正方形、圆形和三角形）与不同开孔直径（0.5 mm、0.6 mm、0.8 mm）下对流化床冷态流场与布风板压降的影响。最终实验表明：孔径为0.5 mm、板孔三角形结构的布风板更容易使气流稳定,有益于物料的正常流化。     

水平管内油气水三相流动规律研究

油气水三相混输技术已在海洋和沙漠油田得到广泛的应用, 三相流动规律的研究是十分必要的。在长62 m 、内径25.7 mm 的不锈钢管水平环道上, 对油气水三相流型及油水反相进行了实验研究。实验油品的粘度为20 mPa · s(20 ℃), 密度为855 kg/ m3(20 ℃)。利用高速摄像技术, 结合目测来判别流型, 绘制了不同含水率情况下的油气水三相流型图。分析了含水率变化对三相流型的影响, 并与经典的Taitel 流型预测模型进行了对比, 发现该模型适合于低含水率下的油气水三相流型预测。     

突变管段三相流流型研究

油气水三相流动极其复杂, 三相之间的混合界面稳定性较弱, 因此在不同的输送条件下存在多种流型。使用 VOF模型, 以突变管段内油气水三相流为模拟对象, 在气体体积分数、 原油黏度及流动速度等参数不同的条件下, 对流体在管内的流动进行了模拟, 得到了相应的相分布云图。研究结果表明, 气体体积分数及流速对多相 流流型具有很大的影响, 而原油的黏度对流型的影响不是很明显。     

成像流型辨识算法

针对电容层析成像反问题流型识别较难的问题,提出了一种基于高斯混合模型的电容层析成像流型辩识算法.在阐述高斯混合模型和EM算法的基础上,结合Kmeans算法,通过训练得到各类流型所对应的高斯混合模型参数,构造分类器实现对五种流型的快速与精准的识别.实验结果表明,该算法与BP神经网络、SVM、决策树识别算法相比,辨识准确率高、识别速度快,为电容层析成像流型辨识算法的研究提供了一个新思路.     

泄漏油品在不同颗粒直径土壤中扩散范围计算

针对油品在不同颗粒直径的土壤中渗透范围计算问题,借助CFD软件建立土壤多孔介质中油水两相流动的三维流动传质耦合模型。模拟结果表明,油品在0.5mm和0.221mm较大颗粒土壤中的泄漏范围是以U形区域扩散;在0.147mm和0.098mm较小颗粒土壤中以蛋状区域扩散;在0.021mm和0.002mm微小颗粒土壤中以鸭梨状区域扩散。油品泄漏1min内,在6种土壤中的扩散速率几乎相同;泄漏1～5min之间,颗粒在0.5mm至0.021mm依次减小的5种土壤中油品扩散速率逐渐增大,0.021mm比0.5mm土壤的扩散率高约12%;颗粒小于0.021mm时,其与0.002mm在相差近10倍的情况下,扩散速率几乎相同。     

流态对粒子在矩形风管内沉降影响的模拟分析

采用雷诺应力模型（RSM）和随机轨道粒子模型模拟了粒径在10~200μm范围内的9组粒径的粒子在入口平均风速分别为2、4、6、8 m/s时,在截面尺寸为160mmx120 mm的光滑水平风管内各表面的沉积,重点分析了流态对粒子在矩形空调风管内沉降的影响.结果表明,流态对粒子在通风管道内沉积的影响较小.     

基于 RBF神经网络的水平光管内R407C流动沸腾换热预测

基于 RBF神经网络建立了水平光管内混合工质 R407C流动沸腾换热的预测模型,以质流密度(G),热通量(q),干度(x),饱和温度(Tsat)和光管内径(D)作为网络输入,流动沸腾换热系数(h)作为网络输出,神经网络模型通过训练学习,对水平光管内 R407C的流动沸腾换热系数进行预测,经实验数据验证,预测结果与实验结果吻合较好,网络预测的平均误差为-0.9%,绝对误差为5.5%,均方根误差为10.9%,并且网络预测结果与四个传统关联式的计算结果相比有了明显的改善.由此说明该模型适用于水平光管内 R407C的流动沸腾换热预测,对采用 R407C制冷系统管式蒸发器的优化设计具有一定的指导意义     

湍流减阻流附面层流动模型

以滚动涡湍流减阻理论为基础，建立了二维近壁附面层流动模型二维滚动涡与二维平行层流的叠加流场。通过数值计算结果的分析，解释了发生于湍流减阻流附面层中流动结构的各种奇异特征。     

大体积混凝土水管冷却关键参数的敏感性研究

分析了大体积混凝土三维水管冷却温度场的计算原理与方法,利用有限元软件对影响冷却效果的三个关键因素,即冷却水温、通水流量和水管管径进行了仿真计算及敏感性分析。结果表明:冷却水温参数对大体积混凝土影响的效果高于通水流量和水管管径;在通水200 h后,以25 ℃水温为基准,水温每降低1%,混凝土内部最高温度下降约0.066 ℃;以0.6 m³/h通水流量为基准,流量每增加1%,混凝土内部最高温度下降约0.026 ℃;以20 mm管径为基准,管径每增加1%,混凝土内部最高温度下降约0.049 ℃。     

汽轮机叶片间流体流动的模拟研究

对超音速汽轮机的叶片间可压缩流体的流动情况进行了模拟研究。在对Giel等人的实验研究结果进行分析的基础上,将转子设计为流向转角为136°和轴向弦长为12.7 cm。通过Fluent软件对各种模型在湍流条件下反射边界情况(RBC)及非反射边界情况(NRBC)进行了二维数值模拟。研究结果对超音速汽轮机的优化设计提供了参考。