垂直管气液两相环状流界面扰动波频率特性

气液两相环状流的相界面存在扰动波,波动频率是描述环状流界面扰动波特性的关键参数,对环状流的传质传热研究有重要参考价值。利用近红外光的吸收特性,设计了液膜检测装置,采用垂直对射光路设计,并通过置入式导光管屏蔽一侧液膜和气芯夹带液滴,实现了对环状流局部液膜的非接触式检测。在此基础上对界面扰动波进行了频域分析,运用功率谱密度估计,对50 mm管径竖直上升管环状流界面扰动波波动频率进行了定量研究,得到0.1～0.8 MPa不同压强条件下,共70个流动条件的环状流界面扰动波频率值。利用实验结果对现有模型进行验证分析,在此基础上利用Strouhal数描述液相流动条件的影响,利用Froude数描述气相流动条件的影响,建立了预测环状流界面扰动波波动频率的St-Fr模型,经实验数据验证预测的平均绝对误差（MAE）为11.42%。     

水平矩形管内气液两相流界面波特性

<正>气液两相流中界面波的存在对传热、传质、阻力特性及稳定性都有很大影响。前人有关界面波的研究大多偏重于两相流中界面波的类型及其转变,而对其特征参数变化规律(如振幅、波长、频率和速度等)的研究则很少。但界面波对气液两相流流动阻力和流动结构影响机理的深入研究必须以了解界面波的各特性参数为前提,同时界面波有关特性参数的深入研究也可为气液两相流的数学理论化提供实验基础。 本文以气、水为工质,系统研究了水平矩形管内气液两相流的界面波特性。根据界面波在时域、幅域内的不同特征区别出了各种类型的波并给出了相应的波形和流型图。着重研究了界面波各特征量随气液两相流量变化的变化规律。     

垂直同心环形管内上升气液团状流向环状流的转换

对垂直同心环形管内上升气液团状流向环状流的转换进行了研究 .根据团状流及环状流的流动特性 ,并考虑同心环形管的结构特征 ,建立了垂直同心环形管上升气液团状流向环状流转换的新的理论模型 .通过本文的实验数据及其他研究者的实验数据对该模型的预测性能进行了检验 ,并与其他研究者的模型进行了比较 .结果表明本文的转换模型预测性能较好     

垂直管内气液两相流的探讨—气泡流压力降

本文把空隙率和气盯密度沿管子高度的变化当作连续过程，并从微分总压力降出发，然后在全管范围内积分，从而导出气液两相在气泡流情况下的总压力降模型的Ｐ１－Ｐ２＝ｄ－ｂｃ／ａｃｌｎｄ＋ａｃＰ１／ｄ＋ａｃＰ２＋Ｚｃ该模型用于求垂直管内向上流动的气泡流压力降时初值要求不高，收敛快，且准确度高。     

垂直管内气液两相弹状流含气率研究

In order to investigate the influence of the entrance effect on the spatial distribution of phases, the experiments on gas-liquid two-phase slug flow in a vertical pipe of 0.03m ID were carried out by using optical probes and an EKTAPRO 1000 high speed motion analyzer. It demonstrates that the radial profile of slug flow void fraction is parabolic. Influenced by the falling liquid film, the radial profile curve of liquid slug void fraction in the wake region is also parabolic. Since fully turbulent velocity distribution is built up in the developed region,the void fraction profile in this region is the saddle type. At given superficial liquid velocity, the liquid slug void fraction increases with gas velocity. The radial profiles of liquid slug void fraction at different axial locations are all saddle curves, but void fraction is obviously high around the centerline in the entrance region. The nearer the measuring station is from the entrance, the farther the peak location is away from the wall.     

垂直管气液两相环状流的界面扰动波速度

在气液两相环状流中,界面波是两相间质量、动量和能量转移的重要载体,对其特性参数(波速、波频和波幅)的研究具有重要意义。首先根据气液两相流界面波分类,对其特征进行了定性描述。针对现有的界面剪切力推导了界面扰动波速度预测模型,考虑了气核中夹带液滴引起的密度增量及气核与液膜表面相对速度的影响,得到了改进的垂直管环状流扰动波速预测模型。针对工业现场工况压力较高现状,设计了基于近红外吸收衰减技术和互相关原理的界面波波速测量传感器,在五种压力(0.2~0.9 MPa)154个界面波波动速度条件下进行了实验。结果表明,改进后模型预测效果良好,相对误差在±10%左右,在不同系统压力条件下具有一定外推性。     

垂直上升气液两相弹状流模型

基于等效弹单元思想,改进了预测垂直上升管中充分发展气液弹状流流动特性的模型。 模型中考虑了界面切应力对液膜运动的影响;并在液弹空隙度预测中引入临界气体夹带速度的概念,以此来描述弹状流中大气泡尾部的混合特性。本文提出的模型还考虑了管径对液弹空隙度的影响。弹状流模型的计算结果得到本文及其他作者实验数据的验证。     

倾斜圆管内气液两相分层流界面的稳定性分析

<正>l 弓l言 气液两相流分层流界面波特性及界面稳定性分析对理论和应用具有重要意义.50年代,Banjamin”’、Miles”’和 Hanratty’‘’“开始了此方面的研究.以往研究中,均采用 Jeffreys”’的方法,即利用液相动量方程的积分形式,气相的影响只作为液相动量方程的边界条件.另外也有研究者从N-S方程出发,通过对实际问题的适当简化以研究界面稳定性”‘. 本文利用双流体模型研究了倾斜圆管内气液两相分层流的界面稳定性,系统研究了管道几何条件及流动状况对稳定性的影响.2 数学模型 对如图1所示的倾斜管内分层流,假定两相间不存在热量传递和相变过程,其一维双流体流动模型为”-“ ～r 入八人）乃t十别八U。人）/肚一0（I） ltw 8（pkA。U。）/9 t + 3（pkA。厂。ZtZ）/sx 、_/.\—一,。J。士。/;+八。A。slip J>>一二卜 卜。二.t 一洪人八）/gx+AdA/a工（2） 一人二二>二v抑Q厂二厂了 式（1）、式（2）中k—l或g,当k—g时,取 pry——“一”号,k—l时贩“十”号.素流速度分布均 匀,厂。一 l“’‘;层流根据液膜内速度分布可知, 图 1 分层流示意图——”———一’—””—””——～ 八一4/3““二 气液两相静压项用文献〔幻的方 F。Ic0d屯＊r＊donof盯r＊1m叨n0w”‘’-’“‘一‘””—’““——一‘一     

气-液分层流界面波的实验研究及统计分析

用电导探针测量了水平及微倾斜上升和下降管内气 -液分层流瞬态液膜厚度 ,得到了不同的波形图 .用统计分析的方法研究了界面波信号的频谱特性 ,得到了不同倾角时管内分层流界面波各特征参数 ,如界面波振幅、波长、波速 ,并给出了各参数随气液折算速度和管子倾角的变化特性     

气液两相流界面多尺度问题可计算性研究进展

气液两相流复杂多变的界面结构在瞬态时间上具有宽广的空间尺度范围.界面多尺度问题涉及化工领域、核安全领域以及其他多个领域,其可计算性是当前国内外气液两相流领域的研究焦点之一.分析了欧拉体系下处理气液两相流相界面不连续性的两种基本模型以及湍流模拟方法对界面结构的影响.针对离散流界面尺度分布性和混合流界面跨尺度性两类多尺度问题,分析了可计算性研究面临的困境,将其归因于网格尺度的约束、几何及物理边界的缺失.重点归纳了混合流界面跨尺度性问题的计算方法以及典型应用.最后对气液两相流界面多尺度问题提出了应对策略及研究趋势,为此类问题研究提供有益的参考.     

垂直管内气液两相弹状流压力降

把空隙率和气相密度沿管子高度的变化当作连续过程，并以微分单元压力降出发，然后在全管范围内积分，从而导出了气液两相在弹状流情况下的总压力降计算式：△Ｐ＝　ｌｎ（１＋　）＋Ｚｃ该计算式用于计算弹状流压力降时，简便且准确度高。     

Experimental investigation of cocurrent two-phase flow in a vertical rectangular channel

New time averaged data of two-phase flow in bubbly and slug regimes are presented. A modified dual spherical tipped optical fiber probe is used to measure local void fractions, gas velocity and bubble sizes. Hot film anemometry was used to measure the local mean liquid velocity axially. The void fraction, gas and liquid velocities values were presented as averages over the long and short dimensions respectively. Also core values of these variables are presented along the smaller dimension of 12.7 mm, near the plane of symmetry of the longer dimension, to show the most general trend of the different bubbly and slug flow runs. Bubble sizes obtained experimentally were compared with predictive models applied to circular geometries and were found to have a reasonable agreement. It was also interesting to find that local void fractions measured using hot film anemometers were comparable to those found by optical fiber probes. Frequencies of interfacial passage of bubbles and slugs are presented which show rather flat profiles across the channel. It is hoped that these data can be further used in predictive two-phase two-fluid models in the future. Lastly of interest is the fact that slip values near the boundaries were shown to be less than 1.0 for some cases in bubbly flow similar to those observed in circular geometries.     

Interfacial area and mass transfer in gas-liquid cocurrent upflow and countercurrent flow in reciprocating plate column

The volumetric mass transfer coefficient and the interfacial area were measured for carbon dioxide absorption into water using a reciprocating plate column of plate geometry different from a Karr column. The specific interfacial area was governed by a change in bubble size at low agitation rates and by a variation in gas holdup at high agitation rates. The liquid phase mass transfer coefficient was strongly influenced by the agitation rate, the phase velocities and the plate geometry.     

水平气液两相流流型空间图像信息复杂性测度分析

为了考察从图像灰度序列提取的复杂性测度与气液两相流流型变化之间的关系,本文首先从高速摄影系统拍摄的60种流动工况下水平管内气液两相流流型图像中提取了三种复杂性测度（Lempel-Ziv复杂度,分形盒维数,Shannon信息熵）,在此基础上研究了不同表观气速下三种复杂性测度的混沌动力学特性,以及对气液两相流流型的表征能力。实验结果表明：三种复杂性测度均能敏感地指示出流型的变化;通过对三种复杂度随两相流流动参数变化规律分析,可以得到气液两相流动力学结构反演特征, 为揭示气液两相流流型转化机理和定量识别流型提供了一种有效的辅助诊断工具。     

水平管内多孔板后的气液两相流型可视化实验

多孔板后是否形成均匀分散的泡状流流型是影响多孔板废气吸收装置吸收效果的关键因素。以空气和水作为两相介质,对气液两相混合物在水平管内流经多孔板后形成的流型进行实验。通过孔径分别为2、3、4、5 mm的4只多孔板在内径98.5 mm水平有机玻璃管内的可视化流动及高速摄像,研究了孔径大小、气相流量变化及液相流量变化对多孔板后流型的影响规律。实验结果表明：水平管内插入多孔板后,分层/塞状流转变边界向液相流量增大方向推移,塞状/泡状流转变边界向液相流量减小方向推移;随气相流量减小或液相流量增大,多孔板后流型趋于形成泡状流;孔径大小对多孔板后流型具有重要影响,减小孔径使塞状/泡状流转变边界移向更大气相流量和更小液相流量,即形成泡状流的两相流量范围增大;随孔径减小,孔板后流型趋于由分层流直接过渡至泡状流,塞状流趋于消失。为保证多孔板吸收装置的良好流型和吸收效果,建议多孔板孔径不大于3 mm。     

起伏振动倾斜上升管气液两相流摩擦阻力分析与计算

起伏振动下气液两相流摩擦压降的准确计算对海洋核动力的发展有重要意义。实验研究了不同振动和流动工况下30°倾斜上升管气液两相流摩擦压降的变化规律。结果表明,起伏振动下摩擦压降波动幅度和平均值显著增大。与静止状态相比,起伏振动下摩擦压降的多尺度熵值除泡状流外明显增大,且呈现大幅振荡现象,流动不稳定性更加显著。静止状态摩擦压降模型计算结果与实验值误差较大,现有模型对于起伏振动状态不适用。分析流动和振动参数对摩擦阻力系数的影响,发现其与均相雷诺数成反比,与振动幅值以及频率成正比。以大量实验数据为基础,建立了适用于起伏振动状态的摩擦阻力系数计算关系式,计算与实验结果吻合较好。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

竖直大圆管内两相流界面分布机理

采用光纤探针测量方法对垂直上升管中空气-水两相泡状流界面分布特性进行了研究。实验选用的圆管直径为100 mm,气相、液相表观速度的范围分别为 0~0.1 m·s^-1和0~1.0 m·s^-1。获得了界面面积浓度(IAC)、截面含气率、气泡直径等分布规律。通过气泡的受力分析,发现升力和湍流扩散力的综合作用导致了气泡的径向运动,而且升力对径向IAC分布的影响占主导地位;当气泡直径超过临界尺寸(5.7 mm)后,升力系数变为负值,使得升力指向管中心,进而导致了IAC分布由壁峰型向核峰型分布的转变。     

微通道内气液两相流行为研究进展

综述了微通道内的气液两相流行为及传质特性。在微通道内流型一般分为泡状流、弹状流、环状流和弹状-环状流,没有分层流。气液传质效率比常规尺度中的提高了2～3个数量级。讨论了气泡对气液两相流的影响及其生成、生长和聚并规律。介绍了微通道内气液两相流的计算机模拟结果。从实验、理论和数值模拟3个方面对微通道内气液两相流的研究和应用前景进行了展望。