并联矩形突扩微通道气液两相流动特性研究

微尺度下的相变强化传热是微电子领域散热的研究热点,而微通道内气液两相流流型和压降分析是微流动系统设计和控制的基础。本文针对并联矩形突扩微通道,通过流型可视化、理论分析及实验研究的方式,对微通道内两相流动特性进行了分析研究。通过可视化实验,在并联矩形突扩微通道内观察到了4种典型流动,分别为泡状流、塞状流、弹状流和环状流。当Qg=110 m L/min、Ql=20 m L/min时,两相流动流型达到最大程度的射流状态,出现充分流体射流情况。通过建立压降预测模型,结合实验结果分析了压降模型的适用性和精度,结果表明:含有突扩结构的并联矩形微通道在质量流速为367～691 kg/(m2·s)范围内的压降预测模型的平均预测误差为18. 56%,优于经典文献中的预测精度,且随着整体压降的增大,预测精度增大。     

液环真空泵内气液两相流动的数值分析

液环真空泵是广泛应用于石油、化工、冶金、矿山、电力、轻工等行业的基础设备.液环泵内的流动属于十分复杂的非稳态气液两相流动,目前还存在着能耗高、效率偏低等问题,而现有的理论分析无法准确描述液环真空泵内气液两相流动状况.本文运用FLUENT流动软件中的多相流欧拉分析方法结合滑移网格技术,模拟计算一单级单作用液环真空泵三维非稳态气液两相流动问题.计算区域包括液环泵进出气段、叶轮、进水管及泵体,滑移界面分别设置在液环泵的进、出气段与叶轮之间的交界面以及叶轮出口与泵壳间的交界面.模拟计算包括液环真空泵内气液两相流速、压力、两相分布等内容.计算结果表明:本文所采用的分析方法和手段,可以较好的模拟分析计算液环真空泵非稳态气液两相流动问题,对实现产品的优化设计,具有重要的工程指导作用.     

表面张力对共轴微通道气液两相流的影响

本文以共轴流微通道芯片为研究对象,采用分散相为氩气、连续相为十二烷基硫代硫酸钠(SDS)的水溶液,在400μm×600μm矩形通道内形成气液两相流。改变表面活性剂的浓度,观察表面张力改变下流型的变化趋势,绘制出以连续相毛细数为横坐标、分散相韦伯数为纵坐标的流型分布图。实验得到滴流、滴状射流、弹状流、环状流的四种流型。随着表面张力减小,弹状流与环状流之间的边界向右移,滴流与射流之间的向边界右移。弹状流与滴流、射流之间的边界向右移不明显。     

基于流体诱发管道振动的气液两相流型识别

通过对不同流型的气液两相流流经管道时诱发的管道振动特性的实验研究,提出了基于流体诱发振动的非接触式在线两相流流型识别新方法.通过安装于测试管道外壁的振动传感器测量不同流型下气液两相流诱发的振动信号;采用小波包分析提取了表征流型变化的振动信号能量特征向量;以能量特征向量作为模型输入,建立了概率神经网络模型用于识别分层流、...     

垂直上升管内气液两相流动特性的数值模拟

某空间模拟器的液氮制冷系统采用了结构简单、可靠性高、最节能的重力自循环系统.基于气液两相流理论,建立了垂直上升管内液氮气液两相流动的一维均相流模型;数值模拟不同入口压力下的管内压力、质量流量、管壁温度和质量含气率等参量,研究其变化规律.计算结果表明,建立的数学模型能够详细描述重力自循环系统垂直上升管内液氮流动的流体动力特性,为空间模拟器液氮制冷系统的研制提供了重要的基础数据和理论参考依据.     

小通道气液两相流流型辨识与LSTM短期预测研究北大核心CSCD

以空气与水为工质,运用压差传感器与光学位置传感器和高速摄像机对水力直径3.0 mm的小通道水平圆管内气液两相流进行实验研究。根据压差波动信号图、光电传感器模拟信号图及高速摄像机拍摄所得流型图对小通道内气液两相流进行流型辨识,辨识结果表明:存在环状流、层状流、间歇流、以及段塞流四种流型;对四种流型所对应压差波动信号进行LSTM循环神经网络的分析预测,结果表明:LSTM循环神经网络预测模型可实现小通道气液两相流压差信号的在线预测,且预测结果精确,四种流型的均方误差分别为0.004、0.0099、0.0075、0.0156。     

曝气池气液两相流模拟的湍流模型比较

曝气池中的流动是一种复杂的两相流动过程,利用FLUENT软件可对气液两相流场进行模拟。引入Eulerian多相流体模型后,分别采用标准k-ε模型和RNGk-ε这两种湍流模型进行模拟,模拟结果不同。将模拟结果分别与实测值进行对比分析,可表明由标准k-ε模型模拟出的结果与实测值吻合更好。     

气淮两相流流型BP网络识别

解决气液两相流流型的客观、自动识别一直是工业界和学术界所关注的问题。本以U型科垂直上升段内空气水两相流为例,采用压力、压差波动的不同特征参数的组合,深入研究了对流型自适应BP网络识别的准确率的影响,获得了能够满足工种精度要求的参数波动特征组合方式,本的结果表明,该方法需要建立大量的流型特征的数据库,适用于流型的离线识别。     

气液两相流阶跃脉冲瞬变过程数值计算

构建了气液两相流动的半经验波动模型，用特征线法对绝热管中初始空泡分布为阶跃脉冲的气液两相流动过程进行数值计算，研究脉冲空泡分布的流动稳定性。计算表明，脉冲空泡场具有色散波特征，存在不稳定的行波解。阶跃稳定域由阶跃初始值、终了值以及漂移通量特性决定。     

压力型雾化喷嘴射流喷雾气-液两相流数值模拟

为了研究喷雾压力和环境气流速度对射流喷雾的雾化效果及喷雾雾场的均匀性的影响,基于流体力学理论,建立压力型喷嘴喷雾的数值计算模型,利用计算流体动力学软件Fluent对喷雾雾场进行气-液两相流数值模拟研究,并通过大量的数据统计定量分析雾滴粒径的分布情况。结果表明:在喷射压力一定时,风速越大雾滴飘移能力越强,风速过大或过小都将严重影响雾化雾场的均匀性;在一定范围内喷射压力越大,雾化效果越好,所形成的雾滴平均粒径越小。     

气液两相流问题的高精度数值模拟

采用加权三阶ENN格式离散Euler方程、LS运输方程及其重新初始化方程的空间导数,耦合三阶Runge-Kutta法离散它们的时间导数,LS法追踪运动界面和MGFM 法定义界面边界条件,探讨了气液两相流问题的高精度数值模拟。通过一维大密度大压力比实验的数值模拟,以及二维水下爆炸过程中冲击波的产生、传播、反射、透射和水面隆起等演化过程的数值模拟,验证了本文方法的可行性和稳定性,可实现气液两相流的高精度数值模拟及其运动界面的高分辨率追踪。     

明渠水气两相流数值模拟

本文采用紊流代数应力模型计算了明渠强迫掺气水流掺气设施后的两相流动,通过求解气相的质量守恒方程求得两相混合物的掺入浓度分布。算例与实验资料比较,结果基本吻合,表明这种模型是合理可行的。     

多种超声流量计对气液两相流流量计量的试验研究

超声流量计广泛应用于生活供排水、农业灌溉、工业生产等领域流体流量的计量。受实际工况影响,管道内流体的流态呈现复杂多变的特点,根据具体工况准确选择流量计对保证测量结果精度、流量计更换频率具有重要影响。针对实际工况中常出现的气液两相流流态下的流量精确测量问题,通过对单声道反射式、外夹式、三声道超声流量计在该流态状态下5个典型流量值附近进行测量,将检测量值同称重法流量标准装置测量值进行对比,实现各流量计计量特性评估。试验结果表明:不同类型的流量计有着不同的使用条件和范围,对其在实际工程中的应用具有重要的指导意义,为用户使用流量计选型提供参考依据。     

润滑油和纳米材料对蒸发两相流型影响模拟分析

理论模拟了润滑油、纳米材料的添加以及质量流量对蒸发换热管内制冷剂流体流型的影响。润滑油的溶入促使各流型转换提前,制冷剂质量流速越高,弹状流区域扩大,含量相同及特性相近的润滑油对两相流的影响相近,与纳米Al2O3的影响相比,纳米CuO的添加更加压缩了弹状流区域。     

基于气液两相流的聚合物气辅挤出数值模拟

为了更准确地反映气辅挤出中气体对熔体成型的影响机理,建立了气液两相流模型,对不同气压作用下的熔体挤出成型进行了有限元数值模拟,得到了气辅作用下熔体的流速、压力降和第一法向应力差等分布。与完全滑移边界条件的模拟结果对比发现,基于气液两相流的气辅挤出,熔体的流速、压力降和第一法向应力差等物理场均存在较大变化。实验也验证了熔体挤出成型受气压的影响较大。对模拟和实验结果分析表明,气体的辅助作用对熔体产生的第一法向应力差,是造成熔体流速、压力降和成型产生变化的主要原因。而这些是以完全滑移边界条件气辅模拟方法无法体现出来的。因此,气辅挤出模拟需要考虑气体层对熔体成型的影响,并且在实际气辅挤出加工中,需要合理地设置气压等工艺参数。     

横板型稳压罐气液两相流场数值模拟及流量稳定性研究

依据湍流模式理论中的标准k-ε湍流模型及流体体积函数多相流模型,实现了水流量标准装置中横板型稳压罐多相湍流流场的数值研究,采用PISO方法求解离散控制方程,并使用UDF编写入口速度脉动信号。获得稳压罐压力场、速度场、流线等关键信息,分析了入口脉动频率、气液比、竖隔板位置因素对流量稳定性的影响,并通过实验验证了计算结果的有效性。结果表明:低频脉动对稳定性影响较大,当泵出口脉动5Hz时,气液比1:3,竖板位于罐体D/3处,稳定性最好,流量波动系数为0.058%。     

双锥流量计气液两相流空隙率测量研究

设计了一种结构简单、对加工工艺要求较低的双锥流量计,并用于气液两相流参数的测量.提取双锥流量计的差压波动信号的特征值,采用无量纲分析方法建立分相含率的测量模型,通过优化方法获得局部最佳的模型参数.在气液两相流实验装置上开展了实验研究.结果表明,所建立的分相含率测量模型可在一定的空隙率范围内对气液两相流含气率进行有效的测量.     

气液两相流量仪表的原理与应用

随着工程技术的现代化,气、液两相流量的测量,日益迫切有待解决,我国对它的研发历经了20余年,终于初见成效。TTWGF气液两相流量计终于走出了试验室,成功地进行了现场测试,即将进入实用阶段,文章将对气液两相流量计的基本原理及即将投入应用的TTWGF两相流量作简要的介绍。     

有气相注入的管内气液分层流数值模拟

管内气液两相分层流是管道输运和水平井采油过程中重要的研究课题之一,而气液界面是研究的重点内容,尤其是有气泡穿过界面的分层流是水平井采油过程中从有壁面注入时不可回避的流动现象,也是数值计算的难点所在.本文利用VOF方法^[1]捕捉气液界面,应用有限体积方法和重正化κ-ε湍流模式^[2]计算圆管内三维非定常雷诺平均方程,得到了典型的界面上有质量交换时的分层流的流场、界面形状和界面上阻力变化的结果.