气固两相流穿越液池过程颗粒运动及分布特性

为了揭示气固两相流穿越液池过程中的气液固三相流动特性,建立了气液固三相实验平台和基于Euler-Lagrange框架下的数值模拟平台,对该过程中的气液固三相流动过程及颗粒运动分布规律进行研究。获得了5～15 μm、80～110 μm和380～530 μm 3种典型粒径颗粒在三相体系中的微观运动过程及其分布规律。实验与数值模拟结果均能反映出一致的客观规律。研究发现,颗粒浓度沿液池高度方向和径向均呈现多峰分布特征;5～15 μm粒径颗粒更易跟随气体一起穿越液池,其在液池内的浓度分布较为均匀;380～530 μm粒径颗粒与气体的跟随性较差,其浓度峰值主要集中在液池底部。随着下降管出口静态浸没深度的增加,液池内颗粒浓度分布趋于平缓。     

单/双工况运行下地埋管周围土壤温度特性实验研究

以实验研究为基础,分析地埋管周围土壤温度、流体进出口温度及单位管长换热量随热泵运行时间的变化规律,探究雷诺数Re、流体进口温度和热泵运行模式等因素的影响;获得土壤温度及单位管长换热量的时变特性。研究发现:热泵单工况运行条件下,地埋管周围土壤温度及单位管长换热量随热泵运行时间的延长而增加,并最终趋于稳定;适当的增加流体进口速度(Re)可提高单位管长换热量,流体流速的变化对径向距离r80 mm范围内的土壤温度影响较大;间歇运行模式下地埋管附近土壤温升率较低,且单位管长换热量较热泵连续运行模式下有所提高。热泵双工况(连续和间歇运行模式)运行条件下,地埋管周围土壤温度均表现为上下波动的规律,且均随径向距离的增加其波动幅度减小,但连续运行模式下的土壤热波动半径较间歇运行模式下有所增加。     

顶部浸没竖直向下平口管口气泡膨胀脱离特性

利用高速摄像机拍摄顶部浸没竖直向下管口气泡膨胀及脱离演变过程,对比分析管径、平均气速对气泡尺寸、形成时间的影响规律。引入泡龄k表征管口气泡位置特性,用椭球形气泡长短轴比L表征气泡形状特征。研究发现,气泡生成机理有间歇生成气泡、含抽吸间歇生成气泡和连续生成气泡3种;气泡脱离直径随平均气速变化过程明显存在气泡脱离形态转变点;气泡膨胀脱离模式随平均气速变化分为单个气泡形成、气泡聚并形成两种。平均气速为3.1 m·s^-1时管口处存在抽吸现象,此时最大泡龄k_max最小;脱离阶段气泡长短轴比L随脱离时间变化过程明显存在时间分界点。在分界点前,L值在2.0附近波动,气泡主要以椭球形存在。分界点后,L值明显增加,气泡形状向扁椭球体发展。