矩形通道内脉动流摩阻系数的二阶傅里叶拟合

矩形通道内脉动流,流量的正弦脉动会引起压力的脉动,在层流区压力与正弦规律吻合良好,而在紊流区、过渡区和跨区域的压力脉动与正弦规律偏差较大.为了能够较为精确地计算管内压降,对矩形通道内脉动流进行了试验研究.通过测量截面为40 mm×3 mm的矩形通道内不同周期、振幅、平均值的正弦脉动流体的流量、压差,对压差数据分别采用一阶、二阶傅里叶级数进行拟合,发现用二阶傅里叶级数拟合压差数据,能够很好地反映压差的变化规律,并发现雷诺数-摩阻系数曲线呈‘8’字形.通过对二阶傅里叶级数的压差拟合公式进行分析、推导、拟合,得到了瞬时及平均摩阻系数的计算公式,其计算值与实验值的误差较小.

矩形通道内两相脉动流平均摩擦压降实验研究

通过对截面为40mm×3mm窄矩形通道内不同正弦脉动周期、振幅、平均流量工况下氮气-水两相流(平均分液相雷诺数Rel<10 000,平均分气相雷诺数Reg<800)进行实验研究,发现两相脉动流与单相水脉动流的规律不同,平均压差对脉动周期、振幅不敏感。应用各经验公式计算的脉动工况下平均摩擦压降的偏差与稳态工况的计算偏差在数值和分布上均无明显差异,且计算值分布在测量值两侧、相对偏差基本小于20%。其中,Mishima-Hibiki方法和Lee-Lee方法的计算结果与测量结果吻合良好,相对偏差在10%以内,说明两相流摩擦压降经验公式同样适用于脉动工况下平均摩擦压降的计算。