调节阀中流体的流动特性

主要研究了调节阀中流体流动特性,找出了流体的压力变化状况和流速的变化情况,为阀门在应用状况下的流体特性找出一定的理论依据。     

椭圆管内层流流动与换热的数值研究

对5种不同长短轴之比K的椭圆管层流区管内换热特性与阻力特性进行研究.通过数值计算的方法获得了雷诺数在500～2300范围内椭圆管管内平均与局部对流换热系数与阻力系数,发现椭圆管管内层流区换热系数的计算采用当量直径的方法计算误差较大,引入综合性能参数(Nu/f),绘制5种管型的局部系数沿管壁的变化趋势曲线.研究结果表明,数值计算结果与实验值吻合良好;在一定的雷诺数下,随着长短轴之比K的增大,其平均换热系数逐渐增大,阻力系数也逐渐增大,尤其在低雷诺数下,其增幅更大;更进一步发现,每种类型的椭圆管具有类似的局部换热特性;一定雷诺数范围内,随着椭圆管长短轴之比K的增大,管内综合性能逐渐下降.     

管路内高温高压气液两相流动特性

管路结构设计与优化对提高工质输运效率具有重要意义.针对亚/超临界水氧化工艺中涉及的气液两相流动过程进行了三维非稳态数值模拟.结果表明,管路内温度沿流动方向逐渐降低,气含率逐渐升高;不同结构管路内压力分布呈显著差别.水平直管内压降随管径增大而降低,但当管径达到0.016 m时,压降变化不再显著;水平渐扩管内压降随渐扩段管...     

倾斜对窄矩形通道内流动阻力特性影响

在绝热强迫循环条件下,进行了窄矩形通道内的流动阻力特性实验研究,结果表明：在层流区,矩形通道内的摩擦阻力系数与Shah & London关系式吻合很好。在加热自然循环条件下,为探究倾斜与摩擦阻力特性的关系,进行了压力0.2 MPa,欠热度40～60 K,倾斜角度-30°～30°的单相流动阻力特性实验研究。结果表明：在倾斜条件下,基于Navier-Stocks方程的摩擦阻力预测值不再适用于单面加热窄矩形通道;在层流区,正倾会使单面加热窄矩形通道内的流动阻力增大,且阻力系数随倾斜角度增加而显著增大;反倾时,阻力系数随倾斜角度改变无明显变化;密度差驱动产生的二次流动使得低Reynolds数下的摩擦阻力系数变大。     

化工原理教学中对传递过程的类比

基于一些过程速率计算的类似性,在<化工原理>教学中对照学生已经掌握的知识,可以帮助学生尽快理解各种传递过程的基本理论和计算思路.本文介绍了作者在两个方面的尝试:对照电路知识学习流体输送;对照传热学习传质.     

复杂管状构件中流体的CFD数值模拟

以一种带内插件强化传热结构的炉管为例,应用计算流体动力学（CFD）技术,研究管中流体状态参数.使用目前通用的专业CFD数值计算软件CFX-4.3进行了管中流体的速度分布、压力降的计算、结果显示与分析.根据此方法可研究不同结构尺寸、形状、不同流态下管中流体的参数,分析CFD结果,为生产中改善管内流体的传热、改善流体混合状态等提供技术支持.CFD数值模拟方法的使用表明,CFD方法可比实验室实验和工业实验提供更多、更综合的结果,具备更好的应用潜力,可以部分替代恶劣工况和复杂边界条件下的常规实验和工业试验.     

管内间隔插入旋流片的流阻性能研究

为了研究管内间隔插入旋流片的流动机理,建立了流阻数学模型,通过数值模拟分析了旋流片的旋转角α和旋流角β对j(形体阻力与摩擦阻力的比值)的影响。结果表明,当α相同时,β=38.1°旋流片的j值比β=20.3°的大2倍。与α相比,β对形体阻力的影响更显著。给出了4种不同结构旋流片的j方程与总阻力系数方程。以上结果可为旋流强化传热的阻力控制方面的进一步研究提供参考。     

多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性和混合性能研究

开发可适用于较宽黏度范围的搅拌桨,强化釜内的流体流动和混合过程对于搅拌釜的节能增效具有重要的意义。实验与数值模拟相结合,在大涡模拟层面研究了多叶片组合式搅拌桨(MBC桨)从层流到湍流状态下,釜内的功率特性、流场分布、湍流特性和混合性能。结果表明:预测的功率曲线与实验结果一致;层流状态下釜内以切向流动为主,随着Reynolds数(Re)的增大,釜内轴向和径向流动逐渐增强,当Re达到486时,速度场分布与湍流状态下基本一致;在相同的能耗水平下,MBC桨对高黏度流体的混合性能优于商业Maxblend桨。桨叶的分散组合布置,强化了釜内的轴向和径向流动,使得MBC搅拌桨在从过渡流到湍流状态下均可实现较大的轴径向流动,湍动能分布较为均匀,混合过程显著加快。     

液、固二相流的流动阻力模拟计算

以聚丙烯装置为依据,利用计算机对反应器内物料流动特性进行模拟分析。选择了适用于本物系的液—固二相流Rose—Duckworth模型。利用正交筛选法对模型中的各项影响参数进行了研究,导出了各模型参数的回归方程。     

耦合EMMS曳力与简化双流体模型的气固流动模拟

提出了一种耦合EMMS曳力的简化双流体模型,该模型忽略固相黏度,用简单的经验关联式来计算固相压力,并且耦合考虑了介尺度结构的EMMS曳力模型来计算气固相间作用力。采用简化双流体模型成功模拟一个三维实验室尺度鼓泡流化床,数值模拟结果与完整双流体模型以及实验测量结果进行了比较,结果表明耦合EMMS曳力的简化双流体模型模拟结果与完整双流体模型耦合EMMS曳力的模拟结果基本相当,并且都与实验结果吻合良好,然而简化双流体模型的计算速度是完整双流体模型的两倍以上。这表明曳力模型在气固模拟中起着主导作用,而固相应力的作用是其次的,耦合EMMS曳力的简化双流体模型在实现工业规模气固反应器快速模拟中具有巨大潜力。     

不规则管道中气体流量的测定方法探讨

探讨了不规则管道中气体流量的测定方法,通过工程实践和理论分析,提出采用测定静压及温度来计算气体流量的新方法。该方法适用于形状不规则的各种管道系统,测试简单且结果可靠。该方法同样适用于形状规则的管道系统的气体流量的计算。     

两相流电阻层析成像测量电路与图像重建

提出一种用于两相流测量的高速电阻层析成像（electrical resistance tomography,ERT）系统。该系统采用双极性脉冲电流源为激励电极对提供激励信号,避免了直流激励造成的电极极化效应,同时简化了滤波电路的设计,相对于常规的交流激励ERT系统显著提高了数据采集速度。针对成像速度较快但成像质量差的线性反投影算法（linear back projection,LBP）,采用离线预迭代技术对其进行改进,提出一种改进型线性反投影算法（modified LBP, MLBP）,可高速重建较好质量的ERT图像。数值仿真和采用实际测量数据重建图像的结果表明,基于高速数据采集技术和改进的图像重建算法的高速ERT系统可实现两相流实时在线测量。     

扁材多孔管内单相流体换热

对水力直径分别为0.72 mm的矩形扁材多孔管和0.86 mm的圆形扁材多孔管中单相流体换热特性以及流动压降进行了实验研究.流体Re小于500时,随着热通量的增大,Nu减小;随着Re的增大,热通量对Nu的影响减小,Nu趋于一致.实验结果显示,这些变化是由于入口段效应和共轭效应相互制约的结果.圆形扁材多孔管的Nu高于矩形扁材多孔管的Nu.对于乙醇溶液,低热阻时,入口温度越高,压降随热阻的增大降低的斜率越小,随着热阻值的增大,压降降低速率减小趋于平缓.对水、酒精和丙酮进行了单相对流换热的研究.通过比较发现,3种流体的换热特性并不相同,而且差别很大.在同一热通量和入口温度条件下,相同Re,乙醇的Nu最大,丙酮次之,水的Nu最小.同时测试了不同乙醇浓度水溶液的换热特性,发现随着乙醇浓度的增大,溶液的Nu由基本保持不变到随着Re的增大而增大,并且乙醇浓度越大相邻浓度间的Nu差别越大,出现以上现象的理论原因还有待进一步的研究.     

基于独立成分分析的水平管气液两相流分相信息提取

基于独立成分分析(ICA)方法分析水平管气液两相流的电阻成像（ERT）所获取数据,提取水平管气液两相流流动特征,获取分相信息。通过分析比较ICA所得的独立分量以及ERT侧视、俯视成像时间序列和摄像仪记录的流动状态图像,并经过实验表明,对水平管气液两相流中的弹状流、分层流、波状流,电阻层析成像方法结合ICA方法可有效地获取水平管气液两相流流动特征参数,提取的独立分量反映了物理上相互独立的分相的变化情况,具有明确的物理意义;对水平管气液两相流中的塞状/泡状流,ICA方法结合多尺度分析方法可获得更为有效的信息。     

Laminar flow in certain ducts of symmetric cross section

Viscous flow in certain symmetrical ducts can be solved by a modified Levy's method with internal matching. The method is simple, efficient and accurate. Approximate analytic formulas are also derived for the extreme cases. It is found that cutting convex corners has little effect on the flow rate, but a centered core, however slender, decreases flow dramatically. The graphs for flow rates are useful for the design of ell, cross and nested square ducts and also for the prediction of the permeability of parallel-structured porous media.     

应用微分电路实现整流电流精确控制

介绍了整流机组的电流控制单元的改进内容。通过改进,解决了因电流升幅过大而引起的氯氢压差波动的问题。     

复杂地形条件下气液两相混输工艺水力模型建立

随着普光气田的开发,关于复杂地形条件下的气液混输工艺计算模型,特别是湿气集输工艺计算模型成为研究的关键问题。针对低含液复杂地形条件,建立了水力计算模型,提出了气液界面的凹面湿壁分数、剪切应力以及摩擦因子计算闭合关系式。开展了室内实验,验证了压力与持液率计算模型的准确性,收集了普光气田的现场生产压力和清管积液量数据,计算的压降结果与生产数据之间的误差在±5%以内,积液量的预测结果误差在±10%以内,吻合较好,建立的模型可以用于该条件的工艺计算。     

基于层流边界层理论的单组分液体蒸发速率的预测

对单组分液体蒸发模型的研究进展进行了总结。根据层流边界层理论和分子扩散理论,建立了层流环境下单组分液体蒸发的数学模型,并进行了风洞蒸发实验。将实验结果同新建模型的预测结果以及常用蒸发模型的预测结果进行了对比分析。结果表明,新建模型的预测结果与实验结果的偏差为33.5%,预测精度仅次于M ackay&M atsugu模型、NIOH-1模型和SUBTEC模型。在较低风速内,随着风速的增加,新建模型的预测精度逐渐增加;随着蒸发液体挥发性能的减弱,新建模型的预测精度增加。     

Counter‐current gas‐liquid wavy film flow between the vertical plates analyzed using the Navier‐Stokes equations

The article is devoted to a theoretical analysis of counter‐current gas‐liquid wavy film flow between vertical plates. We consider two‐dimensional nonlinear waves on the interface over a wide variation of parameters. The main interest is to analyse the wave structure at the parameter values corresponding to the onset of flooding observed in experiments. We use the Navier‐Stokes equations in their full statement to describe the liquid phase hydrodynamics. For the gas phase equations, we use two models: (1) the Navier‐Stokes system and (2) the simplified Benjamin‐Miles approach where the liquid phase is a small disturbance for the laminar or turbulent gas flow. With the superficial gas velocity increasing and starting from some value of the velocity, the waves demonstrate a rapid decreasing of both the minimal film thickness and the phase wave velocity. We obtain a region of the gas velocity where we have two solutions at one set of the problem parameters and where the flooding takes place. Both the phase wave velocity and the minimal film thickness are positive numbers at such values of the velocity. We calculate the flooding point dependences on the liquid Reynolds number for two different liquids. The wave regime corresponding to the flooding point demonstrates negative u‐velocities in the neighbourhood of the interface near the film thickness maximum. At smaller values of the superficial gas velocity, the negative u‐velocities take place in the neighbourhood of the film thickness minimum. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010