利用U形管测量低压环雾状流与液束环状流体积含气率

A measurement model of gas volume fraction(GVF) was deduced based on the energy equation,and the relationship of friction pressure drop between two vertical sections of U tube was considered.The measurement errors were investigated through experiment under low pressure annular-mist and wispy annular two-phase flow.The effects of gas mass friction,gas volume friction and flux density on gas volume fraction were analyzed and gas volume fraction was corrected with flux density.This correction improved the accuracy of gas volume fraction,and the correction method was verified through another independent test.

气液两相流动噪声特性及相含率测量模型

为了研究气液两相流噪声信号特性与体积相含率测量,采用多孔网与多孔孔板相结合的方法,设计了一种适合气液两相流动的噪声发生装置,运用CFD仿真优化设计了新型多孔孔板相含率测量装置,通过在管内设置多孔孔板阻流件,快速调整流场至平衡状态,突出噪声信号,以达到准确测量气液两相相含率的目的。利用声发射技术对流动噪声进行了探测,在河北大学气液两相流测试系统上进行了大量的实验测试,并运用现代信息处理方法对流动声发射信号进行了提取及分析,建立了泡状流、弹状流及过渡流型下气液两相流体积相含率测量模型,测量模型拟合体积含液率相对误差绝对值均低于4.8%。

气液两相流中上升气泡体积的计算方法

通过高速摄像机拍摄气液两相流中上升气泡的运动过程,分别记录不同直径的气孔所产生的单个气泡上升过程的连续图像,结合数字图像处理技术,提取了气泡的面积、当量直径、几何中心、速度、加速度等特征参数。并在此基础上,应用两种计算气泡体积的方法:几何方法和受力分析法,实现了气泡体积的初步计算。几何方法计算气泡体积是根据图像中气泡的形状构造一个与气泡体积相当的椭球体,进而计算椭球体的体积;而受力分析的方法则是通过分析气泡在垂直方向上的受力情况,根据牛顿第二定律推导出气泡体积的计算公式。并对两种方法计算出的气泡体积值进行分析对比,阐明了这两种方法适用情况,计算出单个气泡上升情况下的气相体积含气率。

泡状入流条件下旋流泵气液两相流动特性

为研究泡状入流条件下旋流泵内气液两相流动特性规律,对旋流泵进行了全流道数值模拟,并通过试验对其进行验证,分析不同入口体积含气率及不同液相流量对旋流泵内部流动结构演化的影响,并探讨流动结构与外特性的关联。结果表明,在1%~20%入口体积含气率条件下,气泡进入旋流泵后大部分聚集在叶轮轮毂附近,泵内气液两相流型主要有3种,分别为凝聚气泡流、气囊流和气液分离流;当入口体积含气率为1%时,液相介质中少量气体的混入有助于泵压升和效率的提高,而当含气率增大到5%时,泵内循环流旋涡数量增多,并且向无叶腔内聚集,从而增加了能量耗散,导致泵做功能力降低,进而降低了泵的性能。研究结果可为气液两相条件下旋流泵的优化设计和选型提供参考。

U形管内气液两相流诱导振动特性的试验研究

试验研究了横向U形管内气液两相流诱导振动的动态响应特性。重点研究了流型形式、气相表观流速U_(g)、液相表观流速U_(l)、体积含气率β等对振动响应强度a_(rms)的影响。结果表明,横向U形管振动主要表现为面内方向且为某一阶固有频率附近的低频振动,同时表现为拍振现象。U形弯头轴向不同测点振动频谱幅值呈现近似抛物线变化,在弯头90°处达到最大。a_(rms)由大到小依次为段塞-波形流、环状-波形流、环状-弥散流、塞状-泡状流和分层-塞状流。当U_(l)固定时,a_(rms)随U_(g)的增加呈现先缓慢增长而后快速增大的趋势,快速增大的分界线约为U_(g)=1 m/s;当U_(g)固定时,a_(rms)随U_(l)的增加逐渐增大。当β较小时,a_(rms)随β的增加呈现非常缓慢的增长趋势;当β增加到某节点时,振动强度快速增大,且快速增大的β节点值随液相表观流速U_(l)的增加而降低。

等向应力条件下原状Q_3黄土的渗气特性研究

用改装的三轴渗气仪,在不同等向应力条件下对不同含水率的原状Q_3黄土进行渗气试验,分析了含水率、体积含气率及应力对渗气系数的影响,提出了直接及间接地反映含水率与应力变化对渗气系数影响的3种类型渗气函数。研究结果表明:应力对渗气系数与含水率及体积含气率关系皆有明显的影响,增湿时含水率及体积含气率对渗气系数的影响比减湿时稍大;应力变化(含水率不变)和含水率变化(应力不变)时渗气系数与体积含气率的关系不同。不同应力条件下相对渗气系数与相对体积含气率关系,渗气系数与修正体积含气率关系皆可分别用唯一的幂函数描述;不同含水率下渗气系数与规格化应力关系皆可用指数函数描述,且仅一个参数随含水率而变化。用3种类型的渗气函数皆可较好预测含水率及应力变化时的渗气系数,而其中无需引入力水耦合作用引起孔隙比变化的指数型渗气函数更便于工程应用。

基于分相流模型的气液两相流流量测量

从伯努利方程出发,基于分相流模型,推导出气液两相流流过文丘里管的流量公式。在分析了两相流通过节流装置的实际流动情况后,作者认为气液两相滑移比是影响流量公式误差的一个重要因素。在理论与实验研究的基础上,作者提出了气液两相流流过文丘里管的滑移比经验关联式。利用作者提出的滑移比经验关联式和分相流模型的流量公式测量两相流流量,体积流量误差的均方根小于5.1%,表明该方法适用流过文丘里管的两相流流量测量,尤其对于两相流动激烈的两相相互作用区域,流量误差满足测量的要求。

气液两相介质的多级液力透平特性

以DG85-80五级节段式离心泵作液力透平,采用N-S方程和标准k-ε湍流模型,选择Mixture多相流模型和SIMPLE算法,用CFD软件对不同体积含气率的气液两相介质的液力透平进行数值试验,分析其外特性和内部流动规律.结果表明:气体膨胀作功对液力透平能量特性的影响较大,透平进口含气率增大时,最优工况的压头和功率增大,水力效率和质量流量减小,各级导叶与叶轮交界面压力损失的总和变大;叶片背面压力小于工作面压力,叶片背面流体速度大于工作面,随透平进口含气率变大,叶轮各流道压力分布不均匀性加剧,叶片工作面进口附近的漩涡区域减小;叶片背面含气率比工作面的大,从导叶进口到叶轮出口含气率增大,从第一级到第五级,随级数增加,导叶-叶轮流道内体积含气率减小.

科氏流量计应用于气液两相流测量的实验研究

以空气-水为介质,对科氏流量计应用于气液两相流双参数测量进行了实验研究。实验过程中保持液相流量一定,通过加入不同体积分数的空气来分析含气率对科氏流量计测量精度的影响,采用Weisman垂直上升管气液两相流流型图与实验数据进行了比较。结合实验结果,初步归纳出含气量、流型和科氏流量计测量精度之间的关系,总结出液相中含气影响科氏流量计测量精度的主要因素及其影响规律,为进一步研究科氏流量计气液两相流测量误差修正提供了一种技术方法。

气液两相流对板式换热器影响的模拟研究

用Fluent软件对人字形板式换热器冷流道中气液两相流的4组不同工况进行了模拟研究,分析了冷流道中两相流体的流动和换热特性以及气体在流道中的分布状况。结果表明,由于气相的扰动作用,使进出口连线一侧传热死区的换热状况有了很大改善;在一定含气率范围内,随着空气体积含气率的增大,增强了板式换热器的换热效果。

基于图像处理的小通道内气液两相流含气率的实验研究

采用高速摄像机对水力直径为1.15 mm的正三角形小通道内气液两相流流型进行实时拍摄和图像采集,提出一种利用数字图像处理技术检测小通道内气液两相弹状流体积含气率的方法。针对小通道内两相流型中气泡间相互无遮掩的优势,利用图像处理技术对各流型图像进行消噪、边缘提取、二值化、区域标记和填充等处理,根据提出的三维气相体积计算模型得到体积含气率。最后与漂移流模型计算结果进行比较,比较和实验结果都表明:对于弹状流,该方法得到的含气率与真实值的误差在±15%以内,具有较高的测量精度;并对实验数据进行回归分析得到了截面含气率公式,可用于微小通道内气液两相流参数的在线检测,为今后微小通道内的两相流动特性研究提供参考。

含气率对深海多相混输泵性能影响的数值研究

本文采用CFD数值模拟方法对全新自主设计的混流式深海多相混输泵,分别在单相纯水与空气-水两相工况下开展数值模拟计算工作。单相条件下研究了混输泵在3000 r·min^(-1)、3500 r·min^(-1)与4000 r·min^(-1)三种转速下的增压特性与水力效率随液相流量Q_(1) 变化规律;两相条件下对混输泵进行了恒定液相流量Q_(1) 改变混输泵入口体积含气率GVF与恒定GVF改变Q_(1) 的两相增压性能预测,GVF变化范围为0~10%,Q_(1) 变化区间为5~90 m3/h。研究结果表明GVF在10%以内,该混流式混输泵空气-水两相混输增压性能良好,能够保持安全高效稳定运行,发现扩压器入口处导叶叶片吸力面局部区域气体积聚是导致混输泵增压性能随GVF增加而轻微下降的主要原因。

重力式自循环系统中热沉结构设计方法研究

文章对空间环境模拟器中的重力式自循环系统进行了介绍,分析系统的工作原理,明确了热沉管内流体的流动状态.对重力式自循环系统中的热沉结构设计方法进行研究,给出理论计算公式和热沉结构的设计流程.最后,根据确定的外流程输入条件,计算出热沉支管直径和支管热负荷随体积含气率的变化曲线,对重力式自循环系统的热沉结构设计提供了参考依据.

再沸器单根换热管外围壳程流场沸腾传热的数值模拟

以再沸器中的换热管为研究对象,建立单根换热管外部壳程流体的三维有限元模型,采用描述沸腾的RPI模型对再沸器中单根换热管外部壳程流场的沸腾传热进行计算,得到不同边界条件对体积含气率与沸腾传热系数的影响。计算结果表明:气体体积含气率沿换热管中心轴线的流动方向逐渐增大;出口截面体积含气率与入口速度成负相关,与入口温度和热通量成正相关;沸腾传热系数与热通量、入口速度和入口温度成正相关。

非饱和膨润土的基本性能研究

高放废物深地质处置库中热-水-力环境复杂多变,且非饱和膨润土渗水渗气及其土-水特征曲线又受到基质吸力、温度、含水率、干密度、孔隙比等因素的影响,因此研究非饱和膨润土的渗水渗气及其土-水特征曲线具有重要的意义。在总结国内外研究现状和成果的基础上,提出了考虑体积含水率、体积含气率对非饱和膨润土的渗水渗气及其土-水特征曲线影响的思路。

基于被动检测技术的声呐流量计的研究

利用被动声呐检测技术,可对工业生产中单相流或多相流的流量,进行非接触式测量,并可同时反应流体中的含气率。本文介绍了一种基于此技术的声呐流量计,能在宽泛的流体浆液、管道尺寸等条件下,提供精确的体积流量和体积含气率的测量。

三种空化模型下挤压油膜阻尼器空化流场特性对比

为准确预测挤压油膜阻尼器空化流场特性,基于ANSYS-Fluent软件建立非同心型挤压油膜阻尼器三维非定常空化流场求解模型.分别采用Zwart-Gerber-Belamri(Z-G-B)、Schnerr-Sauer(S-S)及Singhal三种空化模型计算得到挤压油膜阻尼器各测点的压力结果,并将其与实验数据进行对比,比较了三种空化模型下阻尼器内的油膜压力与气穴分布、流场中的气穴比以及油膜力特性.结果表明,三种空化模型中S-S模型的数值结果与试验数据最为吻合,适用于描述挤压油膜阻尼器空化流场特性,为挤压油膜阻尼器空化流场模拟提供了可靠的模型和方法.

节流制冷对低温贮箱主流液体控温影响分析

为研究低温流体节流特性及冷量引入对贮箱主流体控温影响,首先对低温流体节流干度和体积含气率进行了分析,结果表明质量占比较小的气相占据了大部分空间体积,对流动速率及换热产生较大影响;建立了节流制冷性能测试平台,采用液氮工质开展了节流前压力为0.3~0.37 MPa工况下的减压降温试验,节流前后降温达到了11.3~14.2 K;在集成节流阀孔的热力学排气系统(TVS)系统中,通过节流制冷使贮箱流体产生了平均6.5 K的温降,将贮箱压力控制在150~160 kPa范围;冷量的引入使主流区液体温度持续波浪式降低,气液界面热分层处的降温效果更加明显。