倾斜下降管内气-液两相流流型PSD特征

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。对倾斜下降管内气液两相流流型的鉴别进行了实验研究。结果发现：利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数(PSD)，可以客观地判别流型。     

水平管内气_液两相流流型及其转换特性研究

本文以空气－－水为介质,在水平圆管中对两相流流型进行了试验研究,根据试验结果绘制了流型图,并与传统的试验结果进行了比较,表明它们有类似的特征,进而提出了预测能力更强的流型转换关系式。     

气液两相流流型识别理论的研究进展

介绍了气液两相流流型识别理论,首先探讨了气液两相流流型划分问题,然后详细介绍了流型的静态识别方法和实时识别方法,并重点介绍了基于压差波动理论、混沌理论、神经网络和复杂度特性的间接实时流型识别方法。     

基于小波和Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

传统的流型识别方法仅可作为一种定性的流型识别方法。为了克服传统流型方法的不足,采用小波分析和El-man神经网络技术来实现气液两相流流型的智能识别,测量了水平管内气液两相流的压差波动信号,应用小波分析对流型的动态压差波动信号进行分析、提取特征,然后将小波能量作为Elman神经网络的输入,从而实现对流型的智能识别。实验结果证明,该方法能够很准确地识别出4种流型,并且具有很好的识别效果,从而为流型的在线识别提供了一种定量的流型识别方法。     

气液两相流流型图像信息熵递归特性分析

利用高速摄像仪采集了节距比分别为1.3和1.8,排序为10排×4列和10排×6列两种管束间的不同流型的流动图像,并针对泡状流、间歇流、雾状流三种典型流动图像,提取流型图像的信息熵序列,采用递归分析法研究了气液两相流不同流型以及过渡流型熵序列的动力学特性。研究结果表明:不同流型图像的熵序列的递归结构不同。泡状流图像的信息熵序列递归图为点状结构;间歇流为点和块相结合结构,而雾状流对角线结构最清晰。过渡流型图像的熵序列递归结构清晰的演化了流型转变过程。信息熵序列的递归结构图能够较好地反映流型演化机理,且递归特征量随气相折算流速变化敏感,为研究气液两相流流型机理提供了一种较有效方法。     

基于动态聚类算法的两相流流型识别方法研究

采集了水平管内气水两相层状流、搅拌流以及弹状流三种流型的差压信号,利用概率密度函数(PDF)方法对信号特征进行了分析,定义了反应PDF变化的四个特征参数,即,PDF波峰个数K1、PDF波峰峰值K2、PDF波峰位置K3以及PDF方差K4,然后利用动态聚类算法对三种流型进行了分类识别。结果表明,应用PDF结合动态聚类算法可以快速、准确的对气水两相流流型进行识别,这种方法是可行的。     

奇异值分解在气液两相流流型识别中的应用

提出了一种将相空间重构和奇异值分解相结合的气液两相流流型识别方法.该方法首先利用相空间重构方法构造压差波动信号的吸引子轨迹矩阵.然后对该矩阵进行奇异值分解得到矩阵奇异值,将其作为流型的特征向量.针对BP神经网络收敛速度慢和容易陷入局部极值的问题,采用L-M优化计算的方法,设计了流型识别的BP网络模型.研究结果表明:该方法可以有效地识别水平管内空气-水两相流的4种典型流型,与其它改进算法相比,L-M优化算法的识别率最高,达到了95%,为流型的识别提供了一种新的有效方法.     

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降.在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主.研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大.     

基于气液两相流流型的排水采气设计方法

川西地区侏罗系气藏为产水气藏,已进入开发中后期,水平井的速度管柱排采工艺设计水平亟需提升。针对传统气井积液判断手段成本高、耗费人力、准确性低的特点,开展了模拟川西水平井工况下井筒内气液两相流的物模实验,总结过往动态监测数据,得出了新的气液两相流型图版,提出了一种排采工艺设计新方法,该方法通过建立包含拟采取排采工艺设计参数的水平井井筒压降模型,将气井井口的产气、产水量折算为井筒沿程气水相的表观速度,再将数据投射于新型水平井积液判断图版之上,从而达到判断、调整排采工艺设计的目的。运用该方法,能较准确地判断气井积液情况、携液状态,对准备开展速度管柱排采工艺的水平井,能指导速度管柱工艺的下入时机、管柱大小和下入深度等参数的设计。通过现场试验检验,该方法适用性良好,对其他排采工艺技术设计具有推广价值。     

液幕状气液两相流流动特性的实验研究

提出了一种名为“液幕状气液两相流”的新流型。对液幕状气液两相流的流动特性进行了实验研究,着重研究液幕状气液两相流的床层高度和阻力特性以及气相和液相流动速度之间的关系,得到了当量床层高度、实际床层高度以及液幕床层阻力系数计算的关联式。这些关联式为液幕状气液两相流的研究提供了基础性的科学实验数据。     

文丘里管内气固两相流动的数值模拟和实验

文丘里流量计以价格低廉、结构简单、运行稳定和安装方便在单相流体测量中得到了广泛的应用.通过多年的实验研究和理论分析,文丘里管被认为是传统的差压流量计中最适合用于气固两相流流量测量的仪表.利用双流体模型对文丘里管内的气固两相流动进行了数值模拟,分析了气相和固相物质间的相互作用和流动形式,仿真结果验证了模型的准确性.     

水平直管道中气体_颗粒两相流实验研究

使用多普勒激光测速仪测量了水平直管道中气体-颗粒两相流动的流场.实验中,采用三维粒子动态分析仪(Particle Dynamics Analyzer)测量了粒径在0～100 μm玻璃微珠的时均速度和脉动速度分布,颗粒相的体积分数在10-4～10-5之间.实验结果表明,即使在粒径范围为100 μm以下的颗粒,其在气相流场中的存在仍然会引起湍流流场结构的改变.实验还观察到气体-颗粒两相流动的湍流强度会随粒径的减小而增加,而且其脉动速度的分布将会在壁面附近出现脉动和随机分布的特征.     

水平管内油气水三相间歇流向环状流转换的研究

对水平管内油-气-水三相间歇流向环状流转换特性进行了理论和实验研究,建立了间歇流向环状流转变的界限方程。结果表明：间歇流向环状流转变的主要因素是气相折算速度和液相折算速度,含油率与管径的影响不大。计算结果与实验结果基本吻合。     

基于图像处理的小通道内气液两相流含气率的实验研究

采用高速摄像机对水力直径为1.15 mm的正三角形小通道内气液两相流流型进行实时拍摄和图像采集,提出一种利用数字图像处理技术检测小通道内气液两相弹状流体积含气率的方法。针对小通道内两相流型中气泡间相互无遮掩的优势,利用图像处理技术对各流型图像进行消噪、边缘提取、二值化、区域标记和填充等处理,根据提出的三维气相体积计算模型得到体积含气率。最后与漂移流模型计算结果进行比较,比较和实验结果都表明:对于弹状流,该方法得到的含气率与真实值的误差在±15%以内,具有较高的测量精度;并对实验数据进行回归分析得到了截面含气率公式,可用于微小通道内气液两相流参数的在线检测,为今后微小通道内的两相流动特性研究提供参考。     

内螺纹水冷壁管内两相流动的摩擦压降特性

在压力为9～35 MPa,质量流速为600～1800 kg/(m2·s),干度为0～1的工况范围内,对φ28.6 × 5.8(mm)的四头内螺纹水冷壁管中单相及两相流体在绝热和受热条件下的摩擦压降特性进行了试验研究.结果表明:在受热和绝热两种条件下内螺纹管的阻力特性不同,受热管的单相摩擦压降系数f比绝热管的小;受热管的两相摩擦倍率φ2l0比绝热管的大.无论是受热,还是绝热情况下,压力对φ2l0的影响很大,φ2l0随压力增大而减小;质量流速的影响很小.随蒸汽干度增加,φ2l0先增加,随后增幅减小.提出了由试验获得的单相水摩擦压降系数以及汽水两相流体摩擦压降的计算式.     

振动膜片的流动控制机理研究

采用计算流体力学方法,研究了主流风速为10 m/s,翼型弦长雷诺数为1.2×10~5条件下振动膜片对NACA0012翼型在18°攻角深失速下流动分离的影响。研究表明:振动膜片能明显提高翼型升力系数、降低阻力系数、改善流场状况;当无量纲频率处在1~1.5范围内时,翼型升阻比可大幅提升,最大可提高75.7%;无量纲振幅对翼型升阻比的影响也很显著,相对于原型存在一个最佳的振幅使得翼型升阻比能获得最大提升;不同振幅下,最佳升阻比对应的无量纲频率随振幅增大而减小。     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。