两相流冷板流道除水烘干工艺研究

与传统液冷系统相比,两相流冷却系统在冷板流道多余物控制上,除了不能有金属切屑、油污等杂质外,还增加了除水要求,防止低温环境下水结冰堵塞流道。冷板流道布局复杂且存在盲区,除水难度极大。文中针对两相流冷板除水烘干工艺进行了重点研究,采用加热升温与抽真空相结合的工艺措施使冷板流道内的残留水持续沸腾汽化以达到除水目的,并通过理论研究与试验分析将工艺参数固化。试验结果表明,该工艺方法可行,且能有效提高产品两相流冷却系统的整体可靠性。

基于格子波尔兹曼气固两相流模型的清洁纤维捕集颗粒过程模拟

格子波尔兹曼(Lattice-Boltzmenn,LB)格子气(Latticegas automata,LGA)气固两相流模型基于同一套格子描述流体微团与离散颗粒的运动特征,具有可捕获离散相的脉动行为、便于处理复杂和动态边界条件等优点。但现有LB两相流模型尚只能定性描述颗粒行为特征,该文通过求解颗粒在曳力、布朗力等作用下的速度和位移,建立颗粒在格子点间迁移概率的理论模型,定量描述两相流的细节特征。利用此LB两相流模型对圆柱清洁纤维在单个机制(布朗扩散、拦截或惯性碰撞)主导下的捕集颗粒过程进行数值模拟,研究不同纤维体积分数下系统压降变化、及不同机制主导下颗粒捕集经历和总体捕集效率,模拟结果与现有理论或经验公式定量吻合,可为深入理解纤维捕集颗粒的内部特征、发展更合理的颗粒捕集模型等提供依据。

质子交换膜燃料电池可视化研究进展

质子交换膜燃料电池(包括氢氧质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池)内的两相流动以及相应的水管理、气管理对燃料电池的性能和寿命有很大的影响,而可视化方法是研究流场槽道内两相流动非常重要的方法之一。可视化实验可以真实地展示气泡或液滴在流场槽道内的生成以及发展过程,有利于了解其进化机制,从而进一步优化气管理、水管理并提高电池性能。本文主要综述了质子交换膜燃料电池两极流场内两相流动的可视化研究进展,讨论了扩散层的润湿性以及扩散层内水的传递机理,还介绍了实现可视化的方法,并提出了可视化研究的不足及发展方向。

真空预压负压分布规律模型试验研究

负压分布规律是真空预压机理研究的重要课题。通过讨论真空预压负压空间分布特点及负压相关概念,广义地定义了负压,分析了负压的测量方法及影响因素。设计高15.0 m的竖向大比尺室内模型,开展真空预压负压分布规律试验研究。试验结果表明,饱和黏土土中真空度测量存在滞后效应,本次试验真空度存在的极限深度为8.9 m;膜下真空度稳定后,零压面之上孔压及板中真空度沿深度呈对称线性分布,斜率均近似为静水压力梯度;负压沿深度为分段线性分布,在地下水位之上的非饱和段因提水做功而衰减,稳定期负压平均衰减值为21.4 k Pa,在水位之下排水板埋深范围内基本均匀分布而无衰减,稳定期平均负压为-67.0 k Pa。结合试验规律及等效排水管中气液两相流的流型分布,给出了真空预压稳定期竖向排水板中的分段线性负压边界。

油水不相溶体系流变特性探讨

油水两相流广泛存在于油田生产中,其流动黏度的准确测定直接影响集输工艺设计的合理性与运行管理的科学性,但现有技术尚不能满足其快捷与准确测定的需要。为此,分别以二甲基硅油、吉7稠油和CZ27稠油为油相,自来水为水相,制备不同的油水不相溶体系;采用Anton-Paar Rheolab QC同轴圆筒流变仪及配套DIN53019转子系统,测试其流变特性;分析含水率、温度和剪切速率对油水不相溶体系流变特性的影响,建立相应的流变模型。结果表明,高黏度油相与水组成的油水不相溶体系在本实验剪切速率范围内表现出与纯油相相同的流变特征;根据含水率的不同,表观黏度变化趋势可分为四个区间：含水0数40%的无影响区,40%数55%的线性变化区,55%数75%的波动区,75%数93%的线性变化区;二甲硅油及其油水不相溶体系表现为牛顿流体流变特性,而乳化稠油及其油水不相溶体系表现为剪切稀释性。

基于ANSYS的一种气液两相流流量测量传感器的仿真研究

在石油、化工等诸多生产领域的生产过程中,两相流各种参数的在线实时测量与控制是生产稳定可靠运行的重要保证,其中相浓度和速度就是十分重要的参数。作者利用大型有限元分析软件ANSYS仿真分析了一种同轴电容传感器。仿真实验表明其具有均匀的敏感场分布和较高的灵敏度,而且该结构传感器电容值与流型无关,只与浓度变化有关。因此该结构传感器结合互相关技术可应用于气/液、液/液两相流浓度、速度参数的在线检测,具有广阔的应用前景。

一种新型液包气雾化喷嘴流场特性的研究

基于CFD技术对一种新型液包气雾化喷嘴内部的气液两相流流场进行了数值模拟,分析了该喷嘴内部气液两相流的流动特性,得到气相和液相入口压力对气液两相流流动特性的影响,并结合试验数据对模拟结果进行了验证.结果表明:当气相和液相入口压力在0.1～0.5 MPa变化时,喷嘴的出口湍流强度随气相和液相入口压力的提高而增大;提高气相入口压力有利于减小雾化粒径;提高液相入口压力有利于提高雾化粒径的均匀性.

粉煤灰预处理浆液槽停车与启动瞬态过程研究

用数值模拟方法对粉煤灰预处理浆液槽内固相颗粒的沉降及悬浮瞬态过程进行研究,同时以稳态模拟结果为初值对工业实际生产中的突发停车事故进行了研究,并分析了颗粒相分布和搅拌功率在停车以及再启动过程中的变化情况.结果表明,在浆液槽停车过程中内部固液两相运动速度不断衰减,固相颗粒逐渐在槽底形成沉积层,槽上部出现清液层;再启动之后固相颗粒重新分布于浆液槽中,停车0.5,h和1.0,h分别需经过6,min和10,min的搅拌才可以再次达到均匀悬浮状态,而且再启动初期搅拌功率陡增,最高可以达到稳定水平的1.6倍,如果不在搅拌设备上预先加装辅助搅拌设备则会有烧毁电机的危险.本研究可以有效预防突发停车事故.

两相流新型分离器——T形三通管的研究进展

回顾了气液两相在T形管处流动时对相分离的最初研究及起因,随着研究的进一步深入,T形管作为两相流分离器逐渐受到石油和化学工业界的重视。介绍了T形管分离器的结构形状和性能参数,着重综述了气液、液液两相流在T形管处相分离的研究内容和研究进展,简单阐述了气固、液固两相在T形管处流动的研究情况,最后对未来T形管的研究进行了展望。

基于PIV荧光粒子法的膜面气液两相流场特性研究

采用PIV荧光粒子法研究了1.0、1.5、2.5mm 3种不同的曝气孔径下，不同曝气强度对膜面气液两相流流场流体力学的影响。实验应用Size—Shape—Analysis模块分析了在曝气孔径为1.5mm、曝气强度为24L/h条件下，膜面流场中气泡的运动规律以及3种不同曝气孔径在曝气强度为24、48、72、96、140、180、220L/h下近膜面雷诺应力的变化规律。结果表明由1.5mm曝气孔径产生气泡运动过程中，气泡形态呈椭圆形，等效直径主要集中在5~6mm之间，大部分气泡速度集中在0.1～0.2m/s之间;曝气强度的增加与雷诺应力的变化呈正相关关系;在本实验条件下，1.5mm曝气孔径、140L/h曝气强度下可产生较大的雷诺应力的变化，为最佳曝气孔径与曝气强度取值。本研究为优化膜生物反应器内流场进而减轻膜污染提供了理论依据。

液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响

为了改善气泡喷嘴雾化性能,利用基于液滴统计学的理想雾化理论模型研究了液体性质对气泡雾化液滴不稳定性的影响.同时,采用高速摄影技术分析了气泡喷嘴内部气液两相流动及喷口雾化状况,探究了雾化液滴产生不稳定现象的根本原因.实验结果表明,气泡喷嘴雾化本身具有不稳定性,且雾化下游场中不同粒径的液滴均表现出不稳定性.当喷嘴内部气液两相处于气泡流时,喷口处单个气泡的破裂可导致雾化下游场中液滴不稳定;当气液两相处于过渡流时,单个气泡、液体以及较长气柱交替流经喷口会造成气泡雾化液滴不稳定;当气液两相处于环状流时,液桥现象的存在致使雾化下游场液滴不稳定.增加牛顿流体的黏度或者降低非牛顿流体剪切变稀的强度能够有效降低雾化液滴的不稳定性.

不同流量对催化裂化烟气轮机内部气-固两相流动的影响

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固流动特性进行数值研究;采用可压缩流体的k-ε双方程湍流模型,分析2种入口烟气流量对催化裂化烟气轮机内部流场及颗粒运动的影响。结果表明,随着流量的增大,静叶流道内静压、静温、分子黏度、动叶出口截面的气流速度有增大的趋势,颗粒的运动轨迹呈现向动叶叶片靠近的趋势,颗粒浓度在叶片上的分布呈增大的趋势,颗粒沉积速率较大的区域范围呈扩大的趋势。

燃气蒸汽式弹射内弹道研究

燃气-蒸汽式弹射方式以其结构简单、温度适中、压力输出平稳等优点,被越来越广泛地应用到水下运载器的发射系统中,深入研究燃气-蒸汽式弹射装置的内流场对弹射装置的设计、改进具有重要意义。本文通过采用3种不同仿真模型对燃气-蒸汽式弹射内弹道进行计算,结果表明:对流场进行仿真计算时应同时引入汽化模型和组分输运模型,其仿真结果与实际情况更为相符。汽化模型对流场温度的影响比对压力和速度的影响更为明显。研究成果可为燃气-蒸汽式弹射装置的设计与改进提供理论支撑。

真空吸力作用流体的流型及压降试验研究(英文)

设计了一套室内研究真空吸力作用下流体流型及压降规律的实验装置,通过实验,提出真空吸力在不同条件下管内流体存在单相水流、单相气流和气水两相流三种流型;贮水瓶内水位单相水流时上升、单相气流不变、气液两相流下降或不变;真空吸力作用下管内流体的真空度沿流动方向变化,垂直上升流体不同流型压降梯度不等;真空预压地基负压作用流体的流型为气液两相流、地下水位下降符合工程实际,真空预压地基内没有负的超孔隙水压力,该实验装置可清楚地看到管内流体的流型及运动特征,实验装置简单,可为研究真空预压地基内流体运动规律提供室内实验条件。

超临界CO_2在电子膨胀阀内流动特性的数值分析

建立了超临界CO_2通过电子膨胀阀(EEV)降压过程的二维计算模型,采用均相流模型对超临界CO_2通过EEV的两相流动过程进行了数值模拟。结果表明超临界CO_2进入膨胀阀后,沿着工质的流动方向,其状态参数在开始变化不大,在接近阀芯最下端的部分,各状态参数开始剧烈变化。越靠近膨胀阀对称中心,CO_2压力越大,接近壁面处的压力最小。工质的流速最大的位置位于阀芯尖端,可达到179 m/s。CO_2工质流过阀芯尖端流阻最大处时,CO_2的压力急剧降低,两相间的质量传递率急剧增加,CO_2发生相变。随着EEV内CO_2压力的降低,CO_2气体份额持续增大,气体份额大小值与压力大小成反相关。

神经网络在油水两相流动分析中的应用

研究了采用前馈型人工神经网络用于油水两相流动生产测井解释具体的方法，并设计了相应软件。对在大庆油田生产测井研究所模拟井上测得的实验数据进行试处理表明，人工神经网络在油水两相流动分析中的资料处理结果是可靠的，其精度可达到规定的要求，该方法在生产测井解释中可发挥重要作用。

NUMERICAL SIMULATION FOR AIR AND AIR-PM FLOW IN WALL FLOW DIESEL PARTICULATE FILTERS

Numerical simulations are performed both for the single airflow and air-PMtwo-phase flow in wall flow diesel participate filters (DPF) for the first time. The calculationdomain is divided into two regions. In. the inlet and outlet flow channels, the simulations areperformed for the steady and laminar flow; In the porous filtration walls, the calculation model forflow in porous media is used. The Lagrange two-phase flow model is used to calculate the air-PMflow in DPF, for the dispersed phase (PM), its flow tracks are obtained by the integrating of theLagrange kinetic equation. The calculated velocity, pressure distribution and PM flow tracks in DPFare obtained, which exhibits the main flow characteristics in wall flow DPF and will be help for theoptimal design and performance prediction of wall flow DPF.

多段分级转化流化床颗粒浓度的数值模拟

多段分级转化流化床煤气化反应器是由鼓泡射流流化床和快速流化床耦合而成的新型气化炉,采用欧拉双流体模型对其气固两相流动行为进行了数值模拟。模拟结果表明,两种流型的耦合,并非两种流态形式的简单叠加,回料口下段床内轴向浓度呈"C"型分布,上段轴向浓度呈指数分布,与实验结果较接近。同时考察了局部位置的颗粒浓度分布及其随操作条件的变化情况,表明快速床稀相段边壁区域颗粒浓度波动较中心强烈,且对操作条件的变化敏感,回料口附近的偏流现象以及过渡渐缩段的颗粒弹溅现象均与实验观察一致。研究得到的规律可指导多段分级转化流化床的设计和优化。

微小通道内气液两相流数值模拟

基于CFD流体动力学计算软件FLUENT模拟了微小通道中气液两相流流动与换热,分析了截面方管与截面圆管内不同含气率下两相流的换热特性;对比微小通道内气液两相流的温度及含气率变化,分析得出同等条件下方管的换热特性更好。

基于格子玻尔兹曼方法的多孔介质渗流模拟

应用格子玻尔兹曼法模拟了单一孔隙尺度下的多孔介质渗流,预测了单向流动条件下的多孔介质的绝对渗透率,以及油水两相情况下的相对渗透率,并动态再现了水驱替油的过程。模拟结果表明,基于格子boltzmann模拟法计算的绝对渗透率和相对渗透率结果与实验室结果一致,水驱油模拟则反映了毛细管力占主导时,驱替前缘呈枝状突进;而粘性力占主导时,驱替前缘均匀推进。