起伏管路气液两相弹状流液弹特性实验

为了探究起伏管路中气液两相弹状流液弹频率与液弹长度随管路倾角、折算速度的变化规律,采用实验测量方法建立不同倾角的起伏管路,设置不同的气液折算速度.根据气液工质导电特性的差异,利用电导探针测量管路中不同工质通过探针时的电信号变化,得到不同工况下的气液两相弹状流流动特性参数.结果表明,气液两相弹状流的液弹频率与管路倾角无关...     

垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度研究

目的建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型．方法通过考虑Ｔａｙｌｏｒ气泡与尾随液弹之间的气体交换建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型;用实验来验证和评价模型的正确性．结果模型计算结果与本文实验数据及其它相关数据进行了比较,两者符合较好,模型计算值与实验数据的误差在±２０％以内．结论推荐的模型可以准确地预测垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度．     

并联硅基扩缩微通道内气液两相间歇流型与压降特性

采用以IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜为主体的可视化观测系统,实验研究并联硅基扩缩微通道内氮气/水气液两相间歇流型及压降特性.随气液两相表观流速变化,间歇流子流型依次呈现环状/单相液体交替流型、弹状/环状/单相液体交替流型、弹状/单相液体交替流型、雾状/弹状/单相液体交替流型和雾状/单相液体交替流型,得到不同气液两相表观流速下并联扩缩微通道流型分布图.研究表明,均相流模型的压降计算结果同实验值有较大出入.尽管分相流模型在一定程度上引入了气液两相的相互作用,其预测结果好于均相流模型,但是仍无法精确地描述并联扩缩微通道内氮气/水气液两相的运动与空间分布.     

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%。     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

气力提升管内流型识别的实验研究

以压缩空气、水和麦饭石陶瓷颗粒作为实验介质,利用高速摄像仪对气力提升管内的气液两相流流型及气液固三相流流型进行可视化分析识别。实验结果表明,采用高速摄像技术有效识别了气力提升管内的流型,观察到气液两相流中存在着4种流型:泡状流、弹状流、泡沫流、环状流。以气液两相流流型特征为基础参考,将观察到的气液固三相流流型归分为弹旋流、旋涡流、波浪流、聚泡流和环柱流5种。并对各流型间的转变机理进行了分析阐述。     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程.采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理.     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号,通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法.波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度.两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大.两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开.实验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流.     

含气成品油管流中的声传播特性

从声速传播及流体体积弹性模量的定义出发,不考虑两相流复杂的流型划分,不研究某一具体流型下的声速,按照流体定义体积弹性模量的方法,定义气液两相流体的弹性模量,得出声速在两相流中的传播公式,再根据气液两相的密度、体积分数、热交换状态、管道刚度以及约束条件的差别进行简化.分析含气成品油中声速与空隙比、压力及液体特性之间的关系,所得到的结果对于研究含气成品油管道输送的水力瞬变具有一定的学术价值.     

竖直窄矩形通道内弹状流特性的实验研究

针对窄矩形通道内弹状流的气弹行为和阻力特性问题,以空气和水为工质,应用高速摄影仪,对3.25 mm×43mm的竖直矩形通道进行了弹状流的可视化研究。实验共获得111组数据,气、液相雷诺数范围分别为55~2 042和1115~22 016。实验结果表明,气弹上升速度随两相折算速度线性增加;气弹长度随液相折算速度的增加而减小,随气相折算速度的增加近似线性增大;气弹区(1≤L*b<2),气弹宽度随气相流量的增大而显著增大,到达加长气弹区(L*b≥2),气弹宽度基本稳定。基于两相折算速度的雷诺数对实验数据进行拟合,拟合关系式的误差为14.7%。     

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.     

流体动力学能量方程实验设备抽排气研究

一般圆管的液体流动过程中通常混有气体,管流是液体与气体的两相流动。实验依靠能量方程实验设备把低位水箱的水输送至高位水箱形成恒定流,由下水管送到实验区,当流量增大时串入大量气体,测量点参数完全失效。采用新研究的液气两相流抽气装置有效克服了气体串入实验管段,保证实验管路为满管流,满足能量方程、能量损失的科学实验。     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

气液垂直上升管流中弹状流向泡沫流的转变

本文讨论了垂直管内气液两相向上流动时弹状流一泡沫流转变关系的研研概况。从工业实用的角度,对空气一水系统的流型转变提出一个简单的关系式,并分析了各种因素对流型转变的影响。     

垂直输料管临界输送风速的数学求解

从颗粒群运动方程和管道两相流基本压损方程出发,用数学方法建立了垂直输料管各阻力区临界输送风速的简化方程,求解得出了各阻力区临界输送风速的近似计算公式,利用计算机对结果进行了分析验证。     

复杂山地湿气集输管道积液动态累计规律

复杂地表条件下高含硫天然气集输管道积液会在管道低点聚集,降低管道输送能力,引起压力的急剧波动,加剧系统腐蚀。针对多起伏、高压力、大管径湿气集输管道积液的问题,建立了基于流型的气液两相流积液瞬态预测模型,模拟了普光气田P201集气站及末站集输管道积液动态累计规律。研究发现,在入口气量、管路结构不变的情况下,清管后积液首先出现在离入口最近的上坡段,随着输送时间的延长,积液从入口依次向下游推进。在气量为500×104 m3/d,入口质量含气率为0.008 9条件下,测试管路积液在36h后达到一临界值,此时管内积液量将不发生显著变化。临界积液量受气体流量影响显著,气体流速越大,气液界面剪切应力增加,携液能力越强,临界积液量越小。     

微小三通管弹状流与环状流相分配机理对比研究

采用计算流体动力学方法,通过改变支管倾角,对微小三通管道模型进行了数值模拟,研究了入口流型为弹状流和环状流时,微小三通管道的相分配特性,分析了管道中气相和液相的体积分数分布规律。结果表明,微通道内的相分离特性受上游两相流流型影响。弹状流气相优先在支管中采出,而环状流的液相优先在支管中采出。对比研究微小三通管弹状流与环状流相分配机理,入口流型为环状流时,支管倾角为60°的管内流动,经过三通管道,延续环状流稳定方面有较大优势,可获得最佳的相均匀分配;入口流型为弹状流时,当支管倾角减小为20°和30°时,两者质量分离效率相差小于5%,质量分离效率最低,可获得最佳的相均匀分配。     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号．通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法．波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度．两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大．两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开。试验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流．     

管输过程中天然气水合物沉降规律计算研究

天然气水合物具有气含率高、污染低、储量大等优点,具有良好的发展前景,因此对天然气水合物进行研究很有必要。以海底输送管道为研究背景,在多相流模型的基础上,建立了基于有限体积法的天然气水合物气-固两相流问题的数学模型,并进行了数值计算与分析,得出了直径差(管径与通流直径之差)与距管道入口距离之间的关系。设定管道入口流速和管径规格为定值,通过直径差分析了管道中水合物的堆积位置。计算结果表明,在其他条件不变的情况下,随着距管道入口距离的增加,直径差的变化规律符合Gauss曲线函数,并对此进行了拟合,得到了Gauss函数方程,利用此方程在给定管道位置的情况下能计算直径差。最后,通过改变管径大小进行了模拟和分析,得知Gauss函数方程也适用于不同管径的管道,可为预测水合物在管道中的堆积位置以及提高天然气水合物输送效率提供理论依据。     

大米栓塞状气力输送的实验研究

本文叙述了以自动成栓、脉冲气刀控制及单仓压送几种方式形成的大米在水平管道中的栓塞状气力输送的实验研究。在管径50毫米,长约15米的管道中,不同的输送供气条件,所形成的栓状流有不同的压降特性和不同的料气输送比,栓塞的长度及运动速度也有差异。在相同气源压力条件下,单仓压送所形成的栓塞状输送比其它几种有较高的输送效率;而自动成栓的栓塞流,则其输送量对气源压力并不敏感,有较为稳定的大米输送质量流量。