多相热流体系统中的主导作用力分区准则

重力效应是微重力多相热流体动力学研究的核心内容之一,一直得到广泛关注。文中分析了多相热流体系统中与重力效应相关联的主要作用力,围绕重力无关性问题,系统分析和评述了多相热流体系统中主导作用力分区准则的研究现状和主要进展,给出了一个主导作用力分区图和相应分区边界判断准则,并探讨了对其深化研究的可能途径。该结果可以为航天应用多相热流体技术研发服务,同时,对地面常重力环境多相热流体系统(尤其是微通道多相热流体系统)相关技术应用的研究也同样有着明确的指导意义。     

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。     

重力热管伴热改善稠油井井筒传热损失的研究

根据重力热管作用原理,结合井筒传热过程,建立了稠油生产井中采用热管伴热方式时井筒热损失的计算模型,利用该模型分析了重力热管改善井筒热损失的原理.在此基础上,讨论了主要工艺参数对热管井井筒热损失的影响,结果表明:随着井底温度升高、产液量增加、热管下入深度加深,井筒热损失增大,其中,产液量对热损失的影响尤为显著.现场试验及理论研究表明:在不消耗额外能量的前提下,重力热管能够利用深部流体自身的能量提高井筒上部流体的温度,降低传热过程中的热损失,进而改善井筒温度分布剖面.该方法可以减小产出液在井下管道上升过程中的流动阻力,从而降低抽油机的负荷,实现低能耗对井筒流体加热的目的.     

以水为工质的铜基微通道热沉的流态可视化与传热特性

设计了微通道流态观测系统,在低雷诺数(34～191)条件下,对以水为工质的一种铜基微通道热沉的流态、温差、压降与其传热特性的关系进行研究。通过可视化观察发现,此微通道的主要流态形式为环状流并随着热流密度的进一步增大呈现周期性震荡。在微通道出现干涸现象时,流体流量迅速下降至零。低入口雷诺数下,首次发现了微通道热沉底部轴向温度呈现中间低两边高的现象。这可能由于流态为充分沸腾的环状流时,与壁面的换热效率最高导致的。微通道热沉的压降损失随着雷诺数和热流密度的增加而增大。分析结果表明,流体流态是影响铜-水微通道热沉换热特性的决定性因素。     

脉动流诱导振动的双向热流固耦合强化传热机制

脉动流诱导振动换热管强化传热技术是实现过程换热设备节能降耗的一种有效途径。基于热流固双向耦合理论,研究了脉动流诱导振动换热管的边界变形运动与近壁脉动流动的双向耦合作用对流固共轭耦合传热特性的影响。结果表明:脉动流诱导振动边界变形运动与近壁脉动流动的热流固双向耦合作用能有效强化近壁壳程流体的传热,且其热流固双向耦合作用和强化传热强度随脉动流的脉动频率加快而增加。研究发现热流固双向耦合作用是通过传热驱动力温差的增大和近壁壳程流体产生的内涡流所诱发的微对流来强化壳程流体的传热,当脉动流频率为50 Hz时,可使换热管的壳程传热系数增加24.3%,强化传热效果明显。     

能源与环境学院“流体机械”省级重点实验室

西华大学能源与环境学院“流体机械”省级重点实验室，是四川及西南地区高校唯一的省级重点实验室。该室有大型流体机械试验台、B级泵阀试验台、多相流动试验台、PIV测试系统、水利水电工程仿真系统、智能建筑仿真系统、Fluent流动计算分析软件等国内外先进的教学和科研设备，主要进行流体机械内部流动及现代设计理论、水力机械多相流动及磨蚀、流体机械的数字化设计与制造理论及技术、水轮机故障诊断及状态检测、水力机械稳定性及动力工程系统虚拟现实技术等方面的测试和开发研究。     

能源与环境学院“流体机械”省级重点实验室

西华大学能源与环境学院“流体机械”省级重点实验室，是四川及西南地区高校唯一的省级重点实验室。该室有大型流体机械试验台、B级泵阀试验台、多相流动试验台、PIV测试系统、水利水电工程仿真系统、智能建筑仿真系统、Fluent流动计算分析软件等国内外先进的教学和科研设备，主要进行流体机械内部流动及现代设计理论、水力机械多相流动及磨蚀、流体机械的数字化设计与制造理论及技术、水轮机故障诊断及状态检测、水力机械稳定性及动力工程系统虚拟现实技术等方面的测试和开发研究。     

微管临界热流密度研究进展

微管流动沸腾技术推进了微管临界热流密度（CHF）机理及其关联特性研究．为增强超大功率热能转化设备的开发应用,本文概述了微管临界热流密度的关键参量配置,对比了不同质流速微管流体临界热流密度的触发机制,引述了微管过冷流与饱和流临界热流密度关联模型,比较了微管临界热流密度的各关键量配置和表面状态特性的增强效果．     

离心超重力环境下流体中物体浮力与运动

为了表征离心超重力环境下物体在流体中的运动规律,基于旋转非惯性系,考虑吊篮摆动遗留角的影响,推导由地球常重力和离心超重力共同产生的试验超重力场的重力势、静止流体压力及流体中物体承受流体浮力的表达式.基于Newton第二定律建立离心模型试验中静止流体内物体运动的控制方程,编制并验证了数值求解程序.流体中圆球运动的数值分析结果表明,当离心加速度较大时,吊篮摆动遗留角的影响可以忽略.试验超重力等势面是以离心机主轴为轴线的旋转抛物面,随着离心加速度的增大,等势面形态受地球重力的影响逐渐减小,趋于圆柱面.物体在流体中所受的浮力具有向心性和非均匀性.物体在流体中运动时,科氏力的影响不可忽略.     

电阻层析成象技术在两相/多相流检测中的应用

两相流（或多相流）是一种广泛存在的混合流动模式,电阻层析成象（ＥＲＴ）技术是一种可用于液固、气液两相流参数检测的高新测量技术．从其数理基础出发,介绍了ＥＲＴ系统构成,技术特点、国内外研究现状以及ＥＲＴ技术关键和发展前景等．