喷射器内气-液两相流流型及其转换特性的研究

利用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术,分析上喷式喷射器内气液两相流的流型及流型转换的特性.结果表明,在喷射器内气液两相首先形成喷射流,随着两相相互作用和动量传递,射流瓦解,气液两相随着气液比的不断增大分别形成泡状流、雾状流和块状流.根据实验结果绘制了喷射器上部射流瓦解后的气液两相流流型图.通过分析流型影响因素和流体力学特点,提出了流型转换的无因次关系式,并确定了各流型转换的具体表达式.     

管束间气液两相流动特性的研究进展

综述了气液两相流体横掠水平管束流动特性的最新进展。对先前研究气液两相流体向上、向下流过顺列和错列管束时的含气率、流型和压降特性进行了归纳和分析,详细介绍了绝热条件下基于实验结果建立的流型图、预测含气率和摩擦压降的半经验公式以及各种预测方法的差异。最后,表明发展数据和建立模型仍是绕流研究的重点。     

2种熵测度在分析流型信号复杂度上的应用

为研究气液二相流动特性,更深地了解气液二相流动,文章利用非线性复杂性测度:近似熵和样本熵,研究了气液二相流的3种流型,泡状流、段塞流和雾状流流型波动信号的复杂度,并对影响算法的容差r和序列长度N进行了讨论。结果表明:泡状流的熵值最高,段塞流的熵值最低,雾状流的熵值居中,且当序列长度N大于400时,近似熵和样本熵可以很好地识别泡状流、段塞流、雾状流。从计算结果可以看出,泡状流的复杂性最高,雾状流其次,段塞流最低,这说明泡状流的流动情况最为复杂,段塞流的流动最为规律。泡状流随机可变特性表现为熵的高值及振荡特征,段塞流气塞与液塞的间歇性运动表现为熵的低值及平稳性,雾状流极不稳定的振荡运动特性表现为介于泡状流及段塞流之间的熵值特点。     

垂直管内两相流流型的实验研究

为正确预测气井井筒气液两相流动规律,在多相流实验平台上开展了不同管径(28、60 mm)和不同压力(0.10、0.50 MPa)下空气/水两相流流型实验,利用高速摄像机再现了泡状流、段塞流、搅动流和环状流的流型结构和过渡现象,绘制了实验流型图,对比了管径、压力对流型过渡的影响以及分析了环状流形成与液滴夹带的关系,在气液两相流实验的基础上,以环状流形成过程为例,从流型的物理现象着手,对环状流形成的机理进行了定义和数学建模,从而建立了产液气井两相流流型转变组合机理模型。将该组合机理模型和不同管径、不同压力下的实验结果进行对比,发现新模型均能正确预测各流型间的转变条件,具有一定的通用性。     

二相绕流流动特性的相关性和复杂性分析

从相关性和复杂性二方面对气液二相绕流管束的流型进行研究,分析了二相绕流流动特性.首先利用高速摄影仪采集2种节距比管束的不同流型图像,然后对图像处理提取气液二相流流型图像的复杂性测度(互相关系数,分形盒维数,Shannon信息熵),在此基础上研究了3种复杂性测度随气相折算速度变化的动力学特性和表征气液二相流流型的能力.实...     

周期性扩缩微通道内气液两相流型及其演变特性

以空气和水为实验工质,利用IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜组成的可视化系统对水平放置的PDMS周期性扩缩微通道内的气液两相流型及其演变特性进行实验研究。观察到的主要流型为间歇流和分离流。对于间歇流,气体以离散形式分布在液相中或者是液体以分散形式分布在气相中,而且气相分散跟液相分散交替存在。对于分离流,气体主要沿气体进口壁侧流动,液体主要沿液体进口壁侧流动。两相中存在明显的分界面,沿流动方向界面产生波动。通过改变气液两相表观流速,得到气液两相流型分布,进而提出间歇流与分离流流型转换的准则关系式。结果表明,同一液相表观流速下,三角凹穴型微通道间歇流向分离流转变所需的气相表观流速略小于扇形凹穴微通道。     

基于流场-电场耦合的典型流型条件下双环形电极响应特性仿真研究

针对管道内气液两相流动过程中出现的不同流型,建立了耦合两相流流场与双环形电极电场的仿真模型,模拟了分层流、波浪流、段塞流、泡状流和环状流5种典型流型,获得了典型流型条件下双环形电极间轴向电流密度空间分布特性和混合电导率动态变化特性,结合理论模型和仿真数据讨论了气液两相混合电导率与液相含率之间的定量关系。研究结果表明:双环形电极之间轴向电流密度的空间分布能够刻画气液两相流的流型特征;当利用无量纲电导率计算平均液相含率时,BegovichWatson模型适用于分层流、波浪流和环状流,而Maxwell模型适用于泡状流。     

起伏振动水平管气液两相流型及转变机理

起伏振动下气液两相流型的准确判定对漂浮核电站参数设计有重要意义。对起伏振动水平管气液两相流型特性进行实验研究,定义了起伏振动新流型并得到了气液相分布变化规律,揭示了管径、振频和振幅对流型转变界限的影响规律,建立了泡状流-间歇流和间歇流/分层流-环状流的转变关系式。结果表明,在起伏振动下水平管内出现泡状流、间歇流、分层流以及环状流四种流型,其中间歇流包括泡-弹间歇和弹-塞间歇两种,且气液相分布随振动位置的变化呈规律性改变。在气相折算速度不变的条件下,管径、振频、振幅增加会使泡状流-间歇流边界向上移动,间歇流-分层流边界向下移动。在液相折算速度一定的条件下,管径、振频、振幅增加会使间歇流/分层流-环状流边界向右移动。考虑了振动的影响,建立适用于低频高幅起伏振动的间歇流向泡状流与环状流转变模型,预测和实验结果的相对误差绝对值的平均值分别为7.62%和12.68%。     

混沌递归分析在油水两相流流型识别中的应用

采用由Lorenz方程生成的时间序列验证了递归定量分析的有效性及敏感性,并将该分析方法应用于油水两相流流型识别.研究结果表明：对油水两相流过渡流型,在递归图上表现为分散点或线条纹理两种纹理结构特征;而对同一种水包油流型,仅表现为线条纹理结构特征.表明混沌递归图纹理结构特征对油水两相流流型变化敏感,混沌递归定量分析是一种流型识别的有效辅助诊断工具.     

微通道内气液(液液)二相流的实验研究进展

综述了微通道内气液(液液)二相流的流型特征.微通道内气液二相流常见的流型为泡状流、弹状流、环状流和翻腾流;液液二相流常见的流型为液滴流、塞状流、平行流及环状流.分析了不同操作条件对气液(液液)二相流行为的影响.介绍了微通道内气液(液液)二相流流型判别谱图,对常用的弹状流、液滴流和塞状流进行了重点介绍.指出了微通道内气液...     

自然工质R290管内凝结换热特性的数值模拟

对现有的管内凝结传热系数关联式分析比较,选择出合适的自然工质R290管内凝结换热计算模型,并计算得到R290管内凝结过程两相流动的流型图。通过计算并与实验值比较得到,相同工况下,预测与实验的R290凝结传热系数值相差不大。R290的凝结传热系数较R22的凝结传热系数大,并随着蒸气干度的增加差值加大,R290表现出良好的凝结换热特性。     

Principal characteristics of turbulent gas-particulate flow in the vicinity of single tube and tube bundle structure

In this paper the particle rebounding characteristics of a gas-particle flow over a cylindrical body and an in-line tube bundle arrangement is investigated. With the aid of both experimental and numerical approaches, the mean particulate flow patterns, comprising both incident and rebound particles resulting from the impact of particles on solid walls, are examined. In the experimental investigation, a two-dimensional laser-Doppler anemometry (LDA) technique is used in the immediate vicinity of the body surface to measure the instantaneous incident and rebound particle velocities. The Reynolds-averaging Navier-Stokes equations are solved for the continuum gas phase and the results are used in conjunction with a Lagrangian trajectory model to predict the particle-rebound characteristics. For the single tube model, the experimental observations, also confirmed through computations, reveal a particle rebound zone where the mean particulate flow pattern is significantly modified due to the contribution of the rebound particles during the process of particle-wall impact interaction. This particle rebound zone is found to be a function of mainly the Stokes number (particle inertia), and to a lesser extent on the fluid Reynolds number (gas flow condition) except for high gas flow velocities. For the in-line tube bundle model, particles being rebounded from the first row of tubes at upstream migrated downstream and impinged the other tubes in an extremely complex and random disposition. Detailed measurements on the flow and turbulent characteristics within the subset containing two cylindrical tubes representing the flow over the first and second row tubes in the tube bundle configuration revealed that the heavier particles possessed higher axial and transverse velocity fluctuations than the gas and lighter particles. A means of quantifying the erosion rate using a semi-empirical relationship and CFD approach is presented. The erosion distributions were found to be significantly different between the lighter and heavier particles. Analysis of the effect of the above-mentioned parameters on the rebounding particle flow characteristics and their interrelationship has provided a better understanding on the behaviour of particulate flow impinging on a solid wall body or series of solid bodies. The usefulness of employing the experimental and computational approaches to quantify the particle-wall impact interaction phenomena in this study provides the basis for additional investigations to be undertaken to better comprehend the particulate behaviour in tube bundle structure, for example staggered tube arrangement commonly found in many commercial heat exchangers.     

换热器壳程局部传热系数的测定方法

提出了一种适用于气体在换热器管束间的局部表面传热系数的实验测试方法。误差分析表明,该方法所产生的最大相对误差为5.11%;分别对空气纵向和横向冲刷正方形与正三角形2种排列方式的管束进行局部传热的实验和数值模拟研究,将实验结果、数值模拟结果与经验公式进行比较。研究表明:实验值与数值模拟、经验公式吻合较好,最大偏差小于10%;综合误差分析与实验结果比较,表明该方法简单、方便,并且可靠。     

Influence of horizontal return bend on the two‐phase flow pattern in a 6.9 mm diameter tube

The two‐phase flow pattern for air‐water mixtures inside a 6.9 mm U‐tube is reported to have curvature ratios of 3?7.1. At a lower total mass flux of 50 kg/m²·s and a quality of 0.1, or at a larger curvature ratio of 7.1, no influence on the flow patterns is seen. However, if the curvature ratio is reduced to 3, the flow pattern in the recovery region just after the return bend is temporally turned from stratified flow into annular flow. For a quality larger than 0.4, the annular flow pattern prevails in the entire tube. For G = 400 kg/m²·s and x < 0.01, the size of the plug in the downstream is usually larger than that in the upstream due to the coalesce in the return bend. This coalescence phenomenon continues to further increase the total mass flux at the lower quality region. For a total mass flux above 500 kg/m²·s, the bubbly flow pattern in the upstream region may become intermittent.     

管束异型排列制冷蒸发器沸腾传热性能数值模拟

制冷蒸发器是制冷系统中的重要设备,其沸腾传热性能对整个系统的能源利用效率有着显著影响。文中以管束异型排列的制冷蒸发器为研究对象,通过FLUENT软件模拟计算,分析探讨了管束排列方式对蒸发器壳程流场及沸腾传热性能的影响。计算结果表明,在相同的流体进料量下,异型管束排列蒸发器的压力变化趋势与正方形排列的相似。在综合性能上,具有合理气流通道的异型管束排列蒸发器明显优于管束正三角形排列和正方形排列的蒸发器。     

基于椭圆管束菱形受热面的流动与传热性能分析

圆形管束菱形受热面在流动与传热方面表现出传热能力强、流动阻力大、吹灰方便等特点。以此为基础,提出了一种基于椭圆管束的菱形受热面。椭圆管束菱形受热面保持了圆形管束菱形受热面传热能力强和吹灰方便的特点,同时显著降低了烟气侧流动阻力。采用数值模拟方法,分析了叉排椭圆管束不同迎风角下的流动传热特性,与叉排圆形管束进行了对比,给出了各特征参数随Reynolds数的变化规律。模拟结果表明,迎风角为0°的叉排椭圆管束菱形受热面较圆形管束传热效果好,流动阻力小,综合性能高。