外加扰动下垂直管内气-液两相流空隙波特性

采用双环电导探针技术实验研究了外加扰动对垂直上升管内气-液两相流空隙波特征的影响。研究结果表明,气-液两相流空隙波对外加周期性扰动具有频率选择性。在泡状流区,低频扰动能诱发与扰动等频的空隙波;在泡状流／弹状流转变区,低频扰动能加速气泡合并,促进泡状流向弹状流转变;而在弹状流区空隙波特征对外界扰动并不敏感。空隙波的传播速度受外界扰动频率的影响,随着扰动频率的增大,空隙波波速先减少又增大。本文的实验研究发现,存在对气-液两相流空隙波特征影响最为显著的临界扰动频率,在本实验条件和参数范围内,该临界扰动频率为20Hz。     

起伏非线性振动下倾斜上升管内气液两相流流型转变分析

本文对不同起伏非线性振动条件下倾斜上升管内气液两相流流型及转变规律进行实验研究,借助高速摄影仪对起伏非线性振动状态下气液两相流的流型进行分类。结果表明,倾斜上升管气液两相流有弥散泡状流、起伏弹状流、准弹状流和液环式环状流4种。对弥散泡状流向起伏弹状流和准弹状流向液环式环状流的转变机理进行分析,在稳定状态转变机理的基础上引入振动参数,建立了考虑振动加速度的关系式。本文建立的流型转变关系式与实验结果吻合较好。     

倾斜管内气液两相流流型的实验研究

对空气-水形成的两相流同向通过管径15mm、管长6m,倾斜角为15°和30°两种不同的倾斜角有机玻璃管的流型进行了实验研究。通过可视化观察和压差波动特性对流型进行分类,结合实验数据绘制出不同倾角下的流型图。另外,通过与相同管径下的水平管流型图进行对比以及不同倾角下流型产生范围的比较,发现试验段倾角对流型区间有显著的影响。     

下倾管内气-液两相流单气泡界面特征研究

本文对下倾管内气-液两相流单气泡的界面特征进行了实验和理论研究.实验采用双平行探针技术和摄像方法.结果发现,当弗劳德数Fr较小时存在单气泡的首尾倒置现象,气泡移动速度与这种倒置现象密切相关,单气泡的界面特征与气泡的长度无关而与流体的Fr数密切相关.基于双流体模型推导得到描述气泡尾部特征的计算模型,该模型对下倾管内气泡尾部界面特征的预测与实验结果吻合良好.进一步的理论分析表明,下倾管内气泡首尾倒置的临界Fr数随着管道下倾角和管道内径的增大而增大.     

摇摆对水平管内气液两相流流型的影响

本文对水平放置在摇摆台架,随台架做偏离水平位置的左右往复运动的管内空气-水两相流流型进行了实验研究.实验发现,低流速时,摇摆状态下水平管内流动变得很小稳定,流型发生周期性的改变:当水平管处于倾斜向上或倾斜向下状态时,管内流型分别有些近似于非摇摆的稳态倾斜上升或倾斜下降管内流型,并且流型转变要经历一个发展的过程,发展快慢与气相和液相流速大小有关;而在高液相或高气相流速时,摇摆状态下与非摇摆稳定状态下的两相流流型相近,主要有泡状流、间歇流(弹状流和准弹流)和环状流.根据可视观察以及气液界面在一个摇摆周期内的整体特征和部分时间段的局部特征,定义了不同流动条件下气液两相流的流型,给出了摇摆状态下水平管内气液两相流流型图.     

管内向下气液两相流动界面参数分布特性

借助双探头光纤探针测量方法,对管内竖直向下空气-水两相流动的界面参数局部分布特性进行了实验研究。实验段采用内径50 mm、长度2 000 mm的圆管,气液两相表观速度范围分别为0.004～0.077 m/s和0.43～0.71 m/s。实验结果表明,不同于竖直向上两相流动中局部界面参数径向分布呈现的“壁峰”或“核峰”型分布,向下流动中局部界面参数径向分布呈“壁峰”或“宽峰”型分布;向下流动时空泡份额截面平均值均比向上流动时大119.6%～145.0%,界面面积浓度截面平均值比向上流动时大18.8%～82.5%;向下流动时界面参数分布表现出明显的均匀化趋势。     

倾斜下降管内气（汽）－液两相流流型和摩擦阻力试验研究

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４种主要流型的转换关系式．采用以分液相摩擦折算系数Φ＿Ｌ￣２和马蒂内利参数Ｘ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３种流型下的摩察阻力的计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。     

垂直上升矩形流道内气液两相流流型图的数值模拟

两相流流型在分析换热、流动不稳定性以及临界热流密度方面具有基础性作用.本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,对垂直上升矩形流道内气液两相流动进行数值模拟,表观气速0.1～110 m/s,表观液速0.1～3.2 m/s.得到了流道内气液两相流的主要流型:泡状流、弹状流、搅混流和环状流,分析了流道内截面含气率分布与流型的对应关系,以及截面含气率与气液两相流容积含气率的关系;分析了各种流型下的压降分布特性,并绘制了基于气液表观动能通量的不同流量下气液两相流的流型图,直观的表示出各种流型的分布区域及各流型间的流型转换边界,与已发表文献的实验结果对比符合较好.     

起伏振动状态下倾斜管气液两相流型实验研究

在起伏振动状态下对倾斜管内气液两相流进行了实验研究。将振动装置与两相流实验回路相结合,改变管道倾角和振动频率、振幅,分析其对流型转变的影响。研究发现振动条件下的流型与稳态下相比有较大区别,通过对流型分类发现两种新流型为珠状流、起伏弹状流。绘制流型转换边界图结果表明,倾角的增加使起伏弹状流在流型图中的区域扩张,其他流型的区域相对减小。振动频率和振幅对流型转换边界的影响相似,振动频率和振幅增加会使珠状流和准弹状流区域有所增加。3种变化因素中振动频率对流型转变的影响最大。     

气-液喷射器内两相流流型分析

对水平安装气-液喷射器内两相流流型进行了分析研究。根据圆管内气-液两相流流型转变的经验准则式,结合气-液喷射器性能方程,得出了气-液喷射器内环状流和雾状流的流型区间。以空气-水喷射器为例,给出了喷嘴出口当地最大马赫数与引射流体入口／出口压比的关系式,证明了当工作气体（空气）在喷嘴中作超临界膨胀时,喷射器内流型至少为环状流。     

竖直管内淹没及流向反转的实验研究

本文对竖直管中气体由下向上流动,液体由上向下流动过程的淹没及流向反转问题进行了实验研究。给出了计算淹没及流向反转的关系式。通过实验发现,在一定的液体流量下,增加气体流量与减少气体流量时淹没点有所差别;管壁的干燥条件对流向反转有很大影响。     

Characteristics of Counter current Gas-Liquid Two-Phase Flow in Vertical Tubes

Investigations into the flow pattern and the void fraction for countercurrent air-water flow in vertical tubes of diameter D = 40 and 80 mm were reported. The flow maps were presented and showed slug flow regime occupied larger portion on them. The void fraction was measured by the quick-closing valve technique, in bubbly and slug flow regime.

The void fraction data available in the literatures as well as present work for counter- current flow in vertical tubes were correlated in terms of dimensionless groups. The experimental results of the present work were also compared with the drift flux model.     

AP1000稳压器波动管竖直管段空气-水CCFL实验研究

使用竖直管代替波动管模型开展稳压器波动管竖直管段内空气-水两相逆流限制(CCFL)特性可视化实验研究。实验现象表明:竖直管与上容器接口处的局部CCFL决定了进入竖直管内的液相流量;竖直管内的局部CCFL决定了从竖直管流出的液相流量;两处局部CCFL均随空气流量的增大而增强。在较低气量情况,进入竖直管内的液相能够完全或大部分流出,竖直管内的局部CCFL较弱,上容器和竖直管接口处的局部CCFL在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL程度随着上容器液位升高而略有增强。在高气量情况,从上容器进入竖直管的液相大部分或者完全被限制而不能向下流出,竖直管内的局部CCFL强烈,在整体CCFL中占主导地位,整体CCFL特性不受上容器液位变化的影响。通过实验数据拟合得到了新的稳压器竖直管CCFL模型。稳压器波动管CCFL数据和稳压器竖直管CCFL数据基本重合,表明波动管CCFL主要由CCFL-U决定。     

Countercurrent Air-Water Flow in Two Vertical Channels

Experiments on countercurrent air-water flow were performed in two vertical channels with the same cross section as a BWR channel, but shorter channel length, which were interconnected with upper and lower plenums. Water and air were injected into the upper and lower plenums, respectively, and the air velocities in the two channels were measured. The air velocities differed in the two channels under the conditions where the differential pressure between the upper and lower plenums decreased with the increase in the air velocity. The air velocity ratios between the two channels were calculated using measured single channel characteristics. The calculated results showed the same trends as the data.     

垂直并联管内高压汽水两相流密度波型不稳定性的试验研究

在系统压力p＝3～18MPa，质量流速G＝700～1400kg／m2·s，人口过冷度△Tsub＝30～120℃，热负荷qw＝0～6O0kW／m2，管径d＝12mm的参数范围内，研究了压力、质量流速、人口过冷度、进口节流、可压缩容积、热负荷及不对称热负荷对垂直并联营内高压汽水两相流密度波到不稳定性的起始点、周期和报价的影响，并与垂直单管内的密度波到不稳定性进行了对比分析。根据试验研究和量细分析，提出了预防密度波型脉动的话施，给出了计算脉动起始点的无困次经验关系式，为一体化反应堆蒸汽发生器、直流锅炉水冷壁等工业设备的设计与运行提供了可靠依据。     

气空间对自然循环两相流动系统稳定性影响实验研究

微沸腾工况运行是核供热堆实现热电联供的关键性问题之一，微沸腾运行工况下，两相流系统稳定性更加不利和复杂。通过实验研究，揭示了气空间对两相流系统稳定性的影响，研究提出通过气空间改性来抑制系统不稳定。实验结果表明，在气空间加装隔离孔板，对两相流系统不稳定振幅有明显的抑制作用，对两相流系统不稳定边界也有改善。      

通道尺寸对竖直向上气-水两相流流型影响实验研究

本文以空气和水为工质,对竖直向上矩形通道(40 mm×1.41 mm,40 mm×10 mm)和圆形通道(D=25 mm)内的两相流流型特性进行了可视化研究。气液两相的表观速度分别为：0.03～24.71 m/s和0.03～3.73 m/s。3个实验段内均出现了泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种流型,40 mm×10 mm和圆形通道中流型特征较为接近,与40 mm×1.41 mm通道中流型相比存在明显差别。此外,绘制出了3种通道详细的流型图。对比结果显示,矩形通道窄边宽度对流型转变有显著的影响,随着矩形通道窄边宽度的增加,其流型转变边界更加趋近于圆形通道。     

可变液膜厚度下垂直塞状流参数预测模型

基于流动机理的分析建立了塞状流参数预测模型;模型中考虑了液膜的厚度变化.分析了液膜厚度变化对预测结果产生的影响,并用公开发表的数据对模型进行了验证.分析表明,若忽略液膜厚度的变化,将Taylor泡简化为圆柱体,会使其长度的预测值偏小,导致压力梯度的预测出现正偏差,且偏差会随气相表观速度的增加而增大.新建模型反映了液膜的流动特性,可对不同来源的数据进行较为准确的预测.     

较大管径中两相流动漂移流模型研究

漂移流模型作为一种简单实用的模型,在反应堆热工水力及安全分析,特别是在空泡份额的计算方面,应用非常广泛。针对不同的通道及流型,研究者提出了多种基于漂移流模型的计算方法。通过较大通道中两相流动过程的实验研究,对5种空泡份额计算模型进行评价分析。结果表明,基于常规通道的Hibiki-Ishii模型与实验值吻合较好,平均相对误差为14.1%。结合对气泡运动过程的研究,发现在〈J_g〉β<0.027区,分布参数C₀<1,据此,给出了在较大管径通道中计算精度更高的模型关系式。