正方形小通道內(nèi)氣液兩相流垂直向上流動(dòng)特性

氣液兩相流技術(shù)是蒸發(fā)冷卻電機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題,本文圍繞電機(jī)空心導(dǎo)線內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的研究展開(kāi)論述,從經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀ㄏ竽Ｐ蛢蓚€(gè)角度敘述了近年來(lái)微矩形管道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)取得的進(jìn)展及存在的問(wèn)題,并提出了新的研究方向。介紹了蒸發(fā)冷卻電機(jī)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)展望

運(yùn)用流場(chǎng)計(jì)算軟件fluent,對(duì)軸流泵葉輪內(nèi)氣液兩相三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,分析了水氣混合工況下的流動(dòng)參數(shù)分布特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)葉輪流道內(nèi)的靜壓分布及含氣率分布的分析,揭示了氣泡在葉輪流道中的分布特征。研究發(fā)現(xiàn),在不改變?nèi)~片安裝角的情況下,隨著流量的增加,沖角發(fā)生變化,導(dǎo)致氣泡聚積現(xiàn)象從葉片的背面移到葉片工作面。此外,在葉片背面靠近輪轂處和葉片背面的輪緣處易發(fā)生氣泡的聚積。

采用雷諾時(shí)均n-s方程和rngk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通過(guò)商用軟件fluent,對(duì)自吸時(shí)旋流自吸泵內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)作了數(shù)值模擬.在對(duì)蝸殼流道和葉輪流道進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí),尺寸扭曲率為0.78.根據(jù)模擬結(jié)果,將泵內(nèi)兩相流場(chǎng)的靜壓分布,與單液相時(shí)的靜壓分布作了對(duì)比,并比較了葉輪內(nèi)氣相與液相相對(duì)速度的分布情況.另外,對(duì)含氣率的分布情況作了分析.結(jié)果表明,自吸時(shí)氣液兩相狀態(tài)下的靜壓稍小于單液相狀態(tài)下的靜壓;泵內(nèi)的主要流動(dòng)是液相通過(guò)相間作用夾帶氣相的流動(dòng),液相速度略大于氣相速度;靠近泵出口的兩個(gè)葉道內(nèi),有氣相的積聚,含氣率較高.

采用mixture多相流模型、realizable湍流模型與simplec算法,應(yīng)用cfd軟件fluent對(duì)內(nèi)混式自吸泵自吸過(guò)程的氣液兩相流進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)分析不同含氣率條件下流場(chǎng)的壓力分布、速度分布、氣相分布,探討了氣液兩相介質(zhì)在泵內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況,一定程度上揭示了內(nèi)混式自吸泵自吸過(guò)程的內(nèi)部流場(chǎng)變化規(guī)律,為自吸泵的設(shè)計(jì)提供更多的參考依據(jù)。

文章采用cfd軟件,利用vof氣液兩相流動(dòng)模型,滑移網(wǎng)格技術(shù)和二階精度迎風(fēng)格式數(shù)值研究了水環(huán)真空泵的泵殼內(nèi)的三維兩相流動(dòng)特性。文中給出了計(jì)算結(jié)果的三維兩相分界面,速度矢量和靜壓等值線分布的分析,結(jié)果與經(jīng)典理論分析結(jié)論一致,驗(yàn)證了本文數(shù)值計(jì)算方法的可靠性。本文工作為理解和掌握水環(huán)真空泵內(nèi)部真實(shí)流動(dòng)特性和提高水環(huán)真空泵的效率提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

為克服傳統(tǒng)取樣式多相流量測(cè)量方法取樣口易堵塞的缺點(diǎn),提出了通過(guò)管壁取樣測(cè)量氣液兩相流體流量的新方法.管壁四周均勻布置4個(gè)直徑為2.5mm的取樣孔,并在上游采用旋流葉片將來(lái)流整改成液膜厚度均勻分布的環(huán)狀流型,從而增強(qiáng)了取樣的代表性.分析表明,取樣流體中的液相質(zhì)量流量與主流體液相質(zhì)量流量的比值主要取決于取樣孔的數(shù)目和大小,而取樣流體中的氣相質(zhì)量流量與主流體氣相質(zhì)量流量的比值則與主管路液相流量有關(guān).在管徑為0.04m的氣液兩相流實(shí)驗(yàn)回路進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)液相取樣比為0.049,基本不受主管氣液相流量波動(dòng)的影響,能夠在寬廣的流動(dòng)范圍內(nèi)維持恒定.液相流量最大測(cè)量誤差為6.8%,氣相流量最大測(cè)量誤差為8.9%.

基于新型水冷球床反應(yīng)堆,以水和空氣為工質(zhì),分別在直徑為2、5、8mm的玻璃球填充圓管形成多孔介質(zhì)通道中,對(duì)豎直向上氣-液兩相流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,阻力壓降隨著氣液流量的增加而增大,并且與流型存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系;在相同流動(dòng)條件下,顆粒直徑和孔隙率對(duì)壓降有明顯影響。結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得的234組實(shí)驗(yàn)點(diǎn),對(duì)兩類阻力關(guān)系式(分相模型關(guān)系式和均相模型關(guān)系式)進(jìn)行了比較和改進(jìn)。結(jié)果表明,基于分相模型的關(guān)系式一致性較好,但隨著顆粒直徑的增加其偏差值增大;現(xiàn)有的基于均相模型關(guān)系式預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值相差較大,而改進(jìn)的均相模型關(guān)系式與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。

以空氣、水為工質(zhì),對(duì)進(jìn)口和出口水平管內(nèi)氣液兩相流流過(guò)閘閥的局部阻力特性進(jìn)行了研究。管內(nèi)直徑38mm、閥門通徑40mm。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)出了空氣和水兩相流體流過(guò)閘閥時(shí)的局部阻力變化規(guī)律,并與前人的結(jié)果進(jìn)行比較,提出了閘閥局部阻力修正系數(shù),計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)符合良好。

設(shè)計(jì)了一種新型多圈環(huán)形管用于氣液兩相流參數(shù)的測(cè)量,對(duì)環(huán)形管上升段水平方向內(nèi)外側(cè)差壓波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了分析,采用無(wú)因次分析方法獲得與差壓波動(dòng)信號(hào)均方根相關(guān)的特征量,建立了此特征量與容積含氣率的關(guān)系模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與差壓波動(dòng)信號(hào)均方根有關(guān)的特征量和容積含氣率存在一定的關(guān)系,在考慮到氣體密度的影響之后,引入氣體密度對(duì)關(guān)系模型進(jìn)行修正,建立了差壓波動(dòng)信號(hào)均方根和容積含氣率量綱1的線性關(guān)系模型.在容積含氣率小于0.65時(shí),氣液兩相流的容積含氣率測(cè)量誤差小于5%,為氣液兩相流的容積含氣率測(cè)量提供了一種方法.

本文基于分離流模型,建立了垂直向上流動(dòng)環(huán)形通道內(nèi)環(huán)狀流的三流體模型,并對(duì)干涸點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。比較計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者符合較好。結(jié)果顯示:當(dāng)干涸點(diǎn)發(fā)生在內(nèi)管并且外管熱流密度不變時(shí),臨界含汽率隨曲率和間隙的減小而增大,當(dāng)干涸點(diǎn)發(fā)生在外管且內(nèi)管熱流密度不變時(shí),情況相反;對(duì)于固定的間隙,當(dāng)外管內(nèi)徑大于20mm時(shí),或間隙小于0.5mm時(shí),壓力和質(zhì)量流速對(duì)臨界含汽率的影響非常微弱。

文章采用激光影像放大系統(tǒng),對(duì)垂直放置的100μm×800μm矩形微通道內(nèi)氣液二相流流型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和研究,實(shí)驗(yàn)物系為乙醇-空氣體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出流型轉(zhuǎn)換圖,并進(jìn)行了分析和討論。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到彈狀流、液環(huán)-彈狀流、液環(huán)流、液環(huán)-分層流、分層流和波狀流,而未觀察到氣泡直徑小于微通道內(nèi)徑的氣泡流,其中穩(wěn)定的分層流文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)報(bào)道。

為了獲得管道充氣排液過(guò)程的兩相流動(dòng)狀態(tài),采用vof模型對(duì)管道充氣排液工況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。模型考慮了液體表面張力、壁面粘附力,流體粘度,管壁粗糙度以及氣體可壓縮性效應(yīng),并采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和自適應(yīng)網(wǎng)格加密技術(shù),對(duì)兩相界面進(jìn)行了跟蹤,觀察了這一工況下的氣液兩相混合及界面變化過(guò)程,分析了充氣過(guò)程中不同時(shí)刻的管道內(nèi)壓力分布、氣相體積分?jǐn)?shù)、管流摩阻和能量交換情況,得到了這一工況下氣液兩相的流動(dòng)特征。模擬結(jié)果也表明,在進(jìn)行適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分和參數(shù)設(shè)置,vof模型可以用于非自由表面的有壓流動(dòng)的數(shù)值模擬。

流型是兩相流中非常重要的流動(dòng)參量,不同流型下的兩相流流動(dòng)特性及傳熱傳質(zhì)性能有很大不同。流型也嚴(yán)重影響著兩相流參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。利用新近研制的兩相流電導(dǎo)傳感器,在垂直上升氣液兩相流管中采集了不同流型下的電導(dǎo)波動(dòng)信號(hào),采用wigner-ville分布(wvd)在時(shí)頻域內(nèi)處理了電導(dǎo)波動(dòng)信號(hào),觀察到了wvd特征與流型之間的關(guān)系,取得了較好的氣液兩相流流型辨識(shí)效果。

通過(guò)利用9-26型高壓離心風(fēng)機(jī),對(duì)排粉風(fēng)機(jī)在風(fēng)機(jī)葉輪不同轉(zhuǎn)速、不同出口速度場(chǎng)條件下的風(fēng)機(jī)出口兩相流濃度進(jìn)行了測(cè)量,測(cè)量發(fā)現(xiàn)除內(nèi)側(cè)附近區(qū)域外,沿著風(fēng)機(jī)出口朝向外側(cè)的方向固相濃度逐漸增高.測(cè)量結(jié)果給利用排粉風(fēng)機(jī)出口的固相濃度分布特性來(lái)進(jìn)行含粉氣流的濃淡分離提供了參考.

變制冷劑流量制冷循環(huán)性能與氣液兩相流流型的研究——介紹實(shí)驗(yàn)應(yīng)用流動(dòng)顯示方法等內(nèi)容！

氣液兩相流流型振蕩誘發(fā)制冷循環(huán)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究——研究利用變制冷劑流量制冷循環(huán)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)合流動(dòng)顯示方法發(fā)現(xiàn)：1)蒸發(fā)器出口的制冷劑氣液兩相流流型存在過(guò)熱蒸汽流和霧狀流兩種型式，二者之間存在一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)渡區(qū)域，此時(shí)，兩種流型閃動(dòng)交替出現(xiàn)，回氣...

針對(duì)低滲透油藏孔隙尺度小、采收率低的問(wèn)題,采用寬度為200μm、深度分別為1.8μm和4.1μm的兩個(gè)矩形通道,結(jié)合數(shù)字顯微攝像技術(shù)和微流體測(cè)試技術(shù),對(duì)巖層孔隙流動(dòng)進(jìn)行了模擬,得到了孔隙通道中單相油以及含油率(體積分?jǐn)?shù))為10%～60%的油水兩相流的流動(dòng)特性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于深度為1.8μm和4.1μm的兩個(gè)矩形通道,單相油流動(dòng)的摩擦系數(shù)低于理論值,并與雷諾數(shù)呈線性關(guān)系;泊肅葉數(shù)小于理論預(yù)測(cè)值,通道尺度越小,泊肅葉數(shù)實(shí)驗(yàn)值與理論值的差異越大.油水兩相流流動(dòng)的摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)也滿足線性關(guān)系,在不同含油率時(shí)有的高于理論值,有的低于理論值;泊肅葉數(shù)總體隨含油率增加而減小,在含油率為20%與60%時(shí)出現(xiàn)跳躍式增長(zhǎng),分析表明泊肅葉數(shù)隨含油率變化是受壁面親水性的影響.

以空氣和水為工質(zhì),對(duì)螺旋管內(nèi)氣液兩相流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到了不同工況條件下螺旋管內(nèi)阻力數(shù)據(jù),分析了質(zhì)量流量及干度對(duì)管內(nèi)阻力的影響,采用回歸分析法建立了螺旋管內(nèi)摩擦阻力系數(shù)關(guān)系式,確立了摩擦阻力與相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上建立了螺旋管內(nèi)氣液兩相流動(dòng)摩擦阻力的計(jì)算公式,并用未參加回歸分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該阻力計(jì)算公式。結(jié)果表明,螺旋管內(nèi)氣液兩相流摩擦阻力隨干度的增加呈線性增加,隨質(zhì)量流量的增加呈指數(shù)增加,所建立的管內(nèi)摩擦阻力計(jì)算公式的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合得較好。

在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用小波分析的方法對(duì)窄矩形通道內(nèi)兩相流的流型進(jìn)行有效的識(shí)別,為在不可視或不能進(jìn)行攝影測(cè)試技術(shù)特殊情況下提供了有效識(shí)別方法。通過(guò)可視化觀察發(fā)現(xiàn),窄矩形通道內(nèi)兩相流流型主要有泡狀流、彈狀流、攪混流和環(huán)狀流。采用小波分析法給出了4種流型的功率密度圖,并結(jié)合每種流型的特征及壓差波動(dòng)特性,對(duì)每種流型的頻率分布范圍及最大能量分布范圍給出了界定。因此,利用頻率分布特征值及最大能量分布值可對(duì)流型進(jìn)行有效的識(shí)別和判定。

簡(jiǎn)述了在氣液兩相流的工況下的調(diào)節(jié)閥的選型,通過(guò)對(duì)氣液兩相流的工況的分析,計(jì)算出其口徑,并對(duì)這種工況下閥門的精度及材質(zhì)做了簡(jiǎn)單的介紹。

準(zhǔn)確判斷輸氣管道內(nèi)氣液兩相流流型是深入輸氣管道工程研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文分別介紹了垂直上行管段和水平管段兩種情況下輸氣管道內(nèi)氣液兩相流的流型的分類方法,分析了影響輸氣管道內(nèi)氣液兩相流流型的主要因素,并研究了目前主要的輸氣管道氣液兩相流流型的監(jiān)測(cè)技術(shù),對(duì)于輸氣工程研究與應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)加工工藝要求較低的雙錐流量計(jì),并用于氣液兩相流參數(shù)的測(cè)量.提取雙錐流量計(jì)的差壓波動(dòng)信號(hào)的特征值,采用無(wú)量綱分析方法建立分相含率的測(cè)量模型,通過(guò)優(yōu)化方法獲得局部最佳的模型參數(shù).在氣液兩相流實(shí)驗(yàn)裝置上開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究.結(jié)果表明,所建立的分相含率測(cè)量模型可在一定的空隙率范圍內(nèi)對(duì)氣液兩相流含氣率進(jìn)行有效的測(cè)量.