垂直上升气液弹状流中含气率分布的实验研究

彩和光导纤维探针和美国柯达公司生产的ＥＫＴＡＰＲＯ１０００型高速动态分析仪研究了生趣直上升管内气液两相弹状流中含气率分布,获得了有关弹状流入口区及充分发展区相分布的实验数据。     

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。     

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。     

垂直同心环形管内上升气液两相环状流含气率与压降预测

对垂直同心环形管内上升气液环状流的截面含气率及压降预测进行了研究.根据Kelessidis有关团状流向环状流转换的思路以及Wallis有关圆管内环状流积分分析的方法,考虑环形管的结构特征及环状流的流型特征,通过两相动力学理论建立了新的预测截面含气率及总压降的模型.将新模型及现有模型与实验数据的分析比较表明新模型对于总压降的预测效果较好.     

弹状流液弹区含气率分布的试验研究

采用光纤探针法和高速摄影法对垂直上升气液两相弹状流的液弹区含气率分布进行了试验研究,测试管径为15 mm。一种基于机器学习的图像处理技术用来识别气液两相界面,通过搭建气泡边界提取的神经网路系统,使用构建的气泡边界数据库对模型进行多次迭代训练,该方法可以有效地识别多种复杂类型的气泡边界。试验得到了弹状流液弹区的径向含气率分布曲线,结果表明,壁峰分布是液弹区含气率分布的主要形式,其中泰勒气泡的尾迹效应对分布形式有重要影响,尾迹的旋涡中心和含气率分布的峰值相对应。针对弹状流液弹区径向含气率分布的两个主要特征——中心局部含气率和壁峰位置,分别提出了相应的预测公式,且与本文的试验数据吻合良好。     

起伏振动垂直上升管气液两相流截面含气率分析与计算

起伏振动下气液两相流含气率的准确预测对漂浮核电站的安全稳定运行有重要意义。实验研究了不同振动和流动工况下垂直上升管气液两相流的含气率特性。结果表明,起伏振动对泡状流下的含气率影响比较明显,对弹状流、搅混流和环状流的影响较弱。整体来看,起伏振动导致泡状流的含气率增加,其他三种流型下的含气率减小。对静止管道内常用的含气率计算模型进行评价,发现现有含气率计算模型比较适用于起伏振动下含气率的计算,但对泡状流和弹状流下含气率的预测误差较大。考虑振动的影响,引入了液相Froude数,建立了考虑流型的含气率计算关系式,显著提高了起伏振动下含气率的预测准确度。     

水平管气液两相弹状流液弹频率的水动力学新模型

The prediction of slug frequency has important significance on gas-liquid two-phase flow. A hydrodynamic model was put forward to evaluate slug frequency for horizontal two-phase flow, based on the dependence of slug frequency on the frequency of unstable interfacial wave. Using air and water, experimental verification of the model was carried out in a large range of flow parameters. Six electrical probes were installed at different positions of a horizontal plexiglass pipe to detect slug frequency development. The pipe is 30 m long and its inner diameter is 24 ram. It is observed experimentally that the interracial wave frequency at the inlet is about i to 3 times the frequency of stable slug. The slug frequencies predicted by the model fit well with Tronconi (1990) model and the experimental data. The combination of the hydrodynamic model and the experimental data results in a conclusion that the frequency of equilibrium liquid slug is approximately half the minimum frequency of interfacial wave.     

倾斜上升气液弹状流动空隙度分布的实验研究

引言管内气液混合物的流动是复杂的流动现象,未知的易变形界面的存在与运动将对气液流场产生重大的影响．这些运动界面在管内以各种不同的方式分布,其形式主要取决于气相和液相的流量、流体物性以及管子的直径和倾角,其中管倾角的影响非常重要．一旦管子不垂直,Taylor气泡将失去对称性,即使倾角很小,重力的径向分量会使得气液界面结构由轴对称的环形转变为与分层流型相似;同时小气泡受浮力的作用也会聚集在管上壁,从而表现出与垂直上升流动完全不同的特征．以往的研究多是针对垂直上升流动和水平流动,而对管内倾斜上升气液弹状流…     

气液两相垂直管流中弹状流型数学模型

本文对气液两相垂直管流的弹状流型的流动机理进行了分析,建立了数学模型。模型的特点是采用了以弹状气泡速度运动的相对座标系,在弹状气泡周围下落液膜流动、液体段空隙率计算和压降计算等方面部提出了新的观点。在两种管径中用空气-水系统进行了实验以验证模型,与一些其他作者的实验数据和理论模型也进行了比较,结果都表明这个机理模型计算的弹状流型的各种流体力学参数值与实验值吻合良好,也优于其他作者提出的模型。     

垂直同心环空管内上升弹状流向团状流的转换

对垂直同心环形管内上升气液弹状流向团状流的转换进行了一定的研究。根据弹状流及团状流的流动特性 ,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。通过文中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 ,最后还对环形管结构参数对转换的影响进行了一定的分析。     

基于空隙率的油气两相流流量测量的研究

利用文丘里管进行油气两相流流量测量的研究,在考虑了气液滑移比对流量测量的影响,对均相流流量测量模型进行了修正,得到了空隙率和文丘里管两端差压与两相流总质量流量及液相质量流量的关系式。实验结果表明利用这两个关系式,在干度小于2％,空隙率在15%～83％范围内,总质量流量测量和液相质量流量测量的均方根误差均小于5％。针对不同的流型,对关系式中的系数作了修正计算,进一步降低了测量误差。     

倾斜窄矩形通道内弹状流特性的实验研究

以空气和水为工质,应用高速摄影仪,对3.25 mm×43 mm的竖直和倾斜窄矩形通道的弹状流进行了可视化研究。按分液相雷诺数将流动分为层流区(Relo3000)和湍流区(Relo≥3000)。实验结果表明,在层流区,气弹上升速度随倾斜角度的增加而增大;在湍流区,倾斜角度对气弹上升速度的影响不明显。基于湍流区拟合得到的分布参数C0和班可夫系数CA分别为1.151和0.788,与实验数据具有较好的一致性。对于空泡份额Jones-Zuber模型和Ishii模型,在湍流区两者预测结果与实验基本一致,但在层流区,Jones-Zuber模型预测效果较好而Ishii模型偏差较大。     

A Hydrodynamic Modei for Slug Frequency in Horizontal Gas-Liquid Two-Phase Flow

The prediction of slug frequency has important significance on gas-liquid two-phase flow. A hydrody-namic modei was put forward to evaluate slug frequency for horizontal two-phase flow, based on the dependence of slug frequency on the frequency of unstable interfacial wave. Using air and water, experimental verification of the modei was carried out in a large range of flow parameters. Six electrical probes were installed at different positions of a horizontal plexiglass pipe to detect slug frequency development. The pipe is 30m long and its inner diameter is 24 mm. It is observed experimentally that the interfacial wave frequency at the inlet is about l to 3 times the frequency of stable slug. The slug frequencies predicted by the modei fit well with Tronconi (1990) modei and the experimental data. The combination of the hydrodynamic modei and the experimental data results in a conclusion that the frequency of equilibrium liquid slug is approximately half the miniraum frequency of interfacial wave.     

应用文丘里管和空泡份额传感器测量油气两相流的实验研究

油气两相流流量测试技术一直是油田两相流研究的重要领域,对油井产能评估和油田的现场管理意义重大.但由于缺乏高精度的测量装置以及气液间滑速比的存在,一直很难获得高精度的两相流的相流量.今利用文丘里管和空泡份额传感器对油气两相流流量测试方法进行了理论和实验研究,首先采用辐射式的空泡份额传感器对流动管道的截面含气率进行了测量,进而计算得到混合物的密度;然后利用喉径比为0.45的经典文丘里管测量得到了两相流总质量流量.在此基础上,考虑了油、气两相界面滑速比对气相流量计算产生的影响,改进了传统的均相流模型,得到了气液两相流气相流量新的计算方法.实验结果表明,利用该方法计算得到的油气两相流总流量、液相流量以及气相流量都具有较高的精度,能够满足现场测试要求,从而为现场测量提供了一种新的计算方法.     

下倾管中段塞流液塞长度波动的非线性分析

利用非线性分析技术中的分形理论在较宽的流速范围内对下倾管中空气-水段塞流的液塞长度波动特性进行了研究.结果表明,下倾管中段塞流的液塞长度符合对数正态分布,其波动是对初始条件敏感的混沌振荡,且具有持久性.通过对不同液相折算速度下的液塞长度波动特性的分析发现,液相折算速度较大时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度增加;而液相折算速度较小时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度减小.管线下倾角越大,液塞长度波动的长程相关性越好.     

Void Fraction Measurement for Two‐Phase Flow Using Electrical Resistance Tomography

Measurement of void fraction of two‐phase flows remains a challenging area. In this paper the application of an electrical resistance tomography (ERT) system for this purpose has been studied. A new approach through the direct use of the voltage data measured by the ERT system is presented. The measured voltage data are first compressed through a feature extraction, and a polynomial regression procedure is followed to obtain the relationship between the void fraction and the feature extracted. Both simulation and experiment are carried out to verify the approach. The methodology of the new approach, simulation and experimental results are presented in the paper.     

倾斜上升弹状流中Taylor气泡运动速度研究

用高速动态分析仪对倾斜上升管中气液两相弹状流中Ｔａｙｌｏｒ气泡的运动速度进行了研究。获得了无干扰流场下Ｔａｙｌｏｒ气泡运动参数的测量结果，并分析了混合物流速及管倾角对气泡头部位置的影响，以及由此而引起的气泡漂移速度及液体速度影响系数的变化情况，在理论分析的基础上，推荐了计算气泡运动速度的实验关联式。并且与可利用的结果进行了比较，两者符合较好。