垂直管内气液两相流流型研究的评述

要解决涉及气液两相流动的设计和生产问题,首先需要确定在一定操作条件下两相流的流型。不同的流型,两相流的流体力学、传热和传质的规律性也不同。但至今未见对两相流流型研究有过系统的评述。本文对五十年代以来国外有关垂直管内气液两相上升流流型的研究进行了评价,指出了存在的问题,并提出了现阶段可以建立起来的一些基本观点和进一步研究的方向。     

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。     

筛孔塔板气液两相流流场的数值模拟

考虑了气液两相间的曳力、虚拟质量力和升力,采用Eulerian两相流模型,使用CFD商用软件STAR-CD v3.26数值计算了直径0.3m精馏塔板气液两相流流场。模拟计算选用清液层高度作为衡量非稳态流场收敛判别标准。在不同空塔气速下,对比了清液层高度的计算值和文献报道的实验值,二者吻合较好。可以看出CFD模型可以较为准确的描述筛孔塔板上瞬时气液两相流场。模拟结果表明,塔板上液体流场可分为主流区、回流区和反混区,回流区面积随清液层高度增加而减小,塔板上气液两相存在着显著的动量传递现象。     

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.     

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．     

基于图像处理的气液两相流流型识别

提出了一种计算机自动准确识别流型的新方法。该方法利用高速电荷耦合器件（CCD）获取
管道内气液两相流的流动图像,经过图像处理后,提取二值化图像中气泡的面积、宽度、高度和中心坐标
,结合模糊推理方法对流动图像进行流型识别。实验结果表明,该方法能够自动有效地识别水平管道内的
多种基本流型,识别准确率分别为：气泡流93.3％,塞状流85.3％,分层流97.3％,弹状流98.6％,雾环
状流92.7％,识别图像速度约为22帧/s.     

螺旋管内气—液两相流流型转换特性试验研究

以空气和水为介质，在压力０．１－０．６ＭＰａ范围内对螺旋管内气－液两相流流型及其转换特性作了认真的试验研究。试验中采用压差波动测定流型，通过详细分析整理大量试验数据，获得了不同流型下的压差波动信号，绘制了不同螺旋直径、不同螺旋角度下的流型图，并通过对试验数据计算、回归分析得到了三种主要流型的转换关系式，借助图形叠加技术，直观指出螺旋管螺旋直径、螺旋升角对流型转换的影响，在低温低压下，对工程实际具有     

螺旋管内气－液两相流流型转换特性试验研究

以空气和水为介质，在压力０．１～０．６ＭＰａ范围内对螺旋管内气—液两相流流型及其转换特性作了认真的试验研究。试验中采用压差波动法测定流型，通过详细分析整理大量试验数据，获得了不同流型下的压差波动信号，绘制了不同螺旋直径、不同螺旋升角下的流型图，并通过对试验数据计算、回归分析得到了三种主要流型的转换关系式，借助图形叠加技术，直观指出螺旋管螺旋直径、螺旋升角对流型转换的影响，在低温低压下，对工程实际具有指导意义。     

气液两相流流型的ECT软测量技术

提出一种基于ECT技术的气液两相流流型判别软测量模型．以ECT传感器输出中提取的特征参数作为软测量模型中的辅助变量，气液两相流的流型作为模型中的主导变量，利用人工神经网络建立了主导变量和辅助变量之间的数学关系，进而实现对气液两相流流型的在线判别，仿真结果表明，此方法判别精度高、判别速度快，为两相流流型的在线辨识提供了一种有效的手段。     

气液两相流动噪声特性及相含率测量模型

为了研究气液两相流噪声信号特性与体积相含率测量,采用多孔网与多孔孔板相结合的方法,设计了一种适合气液两相流动的噪声发生装置,运用CFD仿真优化设计了新型多孔孔板相含率测量装置,通过在管内设置多孔孔板阻流件,快速调整流场至平衡状态,突出噪声信号,以达到准确测量气液两相相含率的目的。利用声发射技术对流动噪声进行了探测,在河北大学气液两相流测试系统上进行了大量的实验测试,并运用现代信息处理方法对流动声发射信号进行了提取及分析,建立了泡状流、弹状流及过渡流型下气液两相流体积相含率测量模型,测量模型拟合体积含液率相对误差绝对值均低于4.8%。     

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，对倾斜下降管内气─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，获得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Ｘ２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。     

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。     

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。     

部分重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究

采用数值方法,基于流体体积模型(VOF)模型对部分重力环境下水平方管内空气-水两相流和制冷剂R134a蒸汽-液体两相流进行数值研究,通过对数值结果的统计分析,得到两种混合物在不同重力环境下的压降分布。结果表明,与常重力环境相比,部分重力下两种混合物的压降明显较大,且分别随气、液速度的增大而增大;相同工况下,R134a蒸汽-液体两相流的压降小于空气-水的压降。将得到的压降数值计算结果与均相流模型、Friedel模型和Chisholm模型依次进行了对比。重新根据分液相Reynolds数将流动分为层流区、过渡区和紊流区,并对Chisholm关系式进行了修正。结果表明,修正后的压降模型能较好地预测部分重力环境下的气液两相流动压降。     

管内气液两相流换热关联式研究现状

管内气液两相流动因传热的复杂性与流动的不稳定性限制了换热关联式的研究.与管内单相流动相比,管内气液两相流换热关联式的研究并不成熟.已有的换热关联式也因适用范围、运行工况等因素有较大差异,因此在选择换热关联式时需要格外慎重.文中将现有的管内气液两相流换热关联式进行了归纳分析,介绍了不区分流型与区分流型的换热经验关联式以及理论关联式,为换热器的设计提供参考依据.     

水平管内气液两相流界面湍流各向异性分析

为探讨水平管内气液两相流湍流模型如何选择,提出水平管内气液两相流界面湍流为各向异性的猜想,分析了该界面湍流各向异性产生和发展的机理,指出界面湍流各向异性产生的湍流惯性力是水平管环状流形成的重要原因.通过比较二方程模型和雷诺应力模型(RSM)模拟同一个水平管环状流工况的结果来验证分析的正确性,在此基础上探讨了气液两相流湍流模型的选择依据.结果表明当水平管内气液剪切力较大时适合选用RSM模型,其他情况二方程模型和RSM模型均适用.     

顶吹搅拌混合过程气液两相流流型识别实验研究

采用竖直Y型玻璃管对贫化电炉顶吹还原油枪的气-液混合喷吹过程进行了水模型实验,并用高速摄像仪对实验中所产生的管内多相流流型进行了捕捉.基于灰度矩阵使用S形方法对两相流流型数字图像的时间序列灰度值进行数字特征提取,并采用无间隔及有间隔的平均周期法对采集到的流型进行特征分析.实验结果证明该方法可以有效地识别实验中产生的单气泡流、多气泡流、搅拌流及弹状流.     

小尺度垂直管内气液两相流型及转换界限研究

采用高速摄像仪(CCD)对垂直上升管(内径3 mm和5 mm)内空气-水两相流进行可视化研究。在实验范围内,拍摄到了泡状流,弹状流,扰动流,段塞流和雾状流5种典型流型图像;两种管径下气液两相流流型及流型转换界限不同,且5 mm管的流型转换区域与Mishima-Ishii模型相似;3 mm管道的转换边界与Akbar等模型具有一定的一致性。     

水平管内液-固两相流动特性的实验研究

对水(液相)与密度、粒度均较小的对苯二甲酸晶粒(固相)组成的液-固两相混合物在水平光滑管内流动特性进行了实验研究，给出了容积浓度0．767％～20．300％两相混合物的摩擦系数关联式及流态转变速度的分析结果．     

一种改进的水平管气液两相流截面含气率预测模型

考虑了环状流液膜中含有气泡, 气芯中夹带液滴的情况, 根据S m i t h的环状流液膜动能与中间气芯动 能相等的假设, 提出了一个改进的截面含气率预测模型。实验结果表明, 对于水平管空气 - 水两相流, 在质量含气率 为0. 0 4 85~0. 7 9 60, S m i t h模型对于分层流误差为2 9. 2%, 环状流误差为1 8. 6%, 而改进模型对于分层流预测误差 1 0. 8 9%, 环状流误差为1 3. 3%, 大大提高了S m i t h模型的预测精度。