气-液两相二甲醚喷射火焰燃烧行为的数值模拟

本文采用数值模拟方法,基于欧拉-拉格朗日体系,建立了气-液两相燃烧的数值计算模型,研究了不同喷嘴直径和喷射压力对气-液两相二甲醚喷射火焰的火焰形态、液滴分布特性和热辐射危害范围的影响。结果表明:喷射压力越大、喷嘴直径越大,火焰长度越长;喷射压力和喷嘴直径增加时,液滴蒸发强度增加,近喷嘴区域液滴平均粒径与速度上升;火焰下游处与火焰侧面最大热辐射危害范围分别为9.5 m和5.0 m。

气-液两相放电加氢精制生物油的试验研究

采用H_2与生物油构建气-液两相放电低温等离子体体系,以实现常压、低温、无催化剂条件下生物油的加氢精制。通过自行设计气-液两相低温等离子体放电装置,系统地研究了工作电压、气体流量、反应时间等因素对生物油加氢脱氧和理化特性的影响规律。研究结果表明,随着工作电压和气体流量的增大,气-液两相放电加氢精制生物油的脱氧率及高位发热量均呈现先增加后减少的趋势;随着反应时间的延长,二者则呈现先增加后稳定的趋势。与催化裂解、快速热解制取的生物油相比,气-液两相放电加氢精制的生物油中醇类、酚类、酮类物质的含量相对较低,而碳氢类物质显著增多,精制生物油品质得到提升,证实了气-液两相放电加氢精制生物油技术方案的可行性。

水平管气-液两相分层流底部小破口泄漏预测

对分层流型下破口位于水平管底部的气-液两相泄漏量进行了实验测量和理论预测研究。设计了新型破口泄漏测量装置,测试管道直径为40 mm,采用布置在管壁上的直径为2.5 mm的圆孔模拟破口,避免了传统泄漏测量装置用短管代替破口从而导致实验模拟与实际泄漏工况出现较大偏差的缺点。提取了气-液界面高度和破口两侧差压作为特征参数,构建了径向基函数神经网络,对破口质量含气率进行了预测,破口质量流量由修正的两相流孔板公式计算。实验结果表明,质量含气率及流量预测值与实验吻合良好。

基于湿法冶金过程中气-液两相流体力学特性的CFD模拟

采用E-E与PBM模型耦合,探究不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下搅拌釜内气-液两相流体力学特性。重点模拟和讨论不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下瞬态气含率、液体速度、气泡直径分布等气-液两相流体力学参数,使密闭搅拌釜内气-液两相流体运动状态可视化,为湿法冶金气-液搅拌过程优化操作条件提供指导。

基于气-液两相耦合的喷雾仿真方法分析

针对发动机吸雨用喷嘴的喷雾特性和气-液两相流的仿真问题,采用气-液两相耦合流场进行仿真分析,计算不同截面上的粒径分布、速度分布、水含量分布,此外,采用激光粒度仪测量了不同压力和不截面的粒径和分布。根据试验结果和数值仿真结果可知,数值仿真得到的喷嘴喷雾特性的VMD的仿真误差为11.94%,SMD的仿真误差为7.361%,采用仿真方法可以进行喷雾特性及规律的研究,为发动机吸雨试验喷嘴的选择和粒径的控制提供支撑。

黄磷冷凝塔气-液两相流场数值模拟

以计算流体力学(CFD)为基础,在三维坐标系下采用κ-ε标准湍流模型、传热模型求解流场温度及速度,采用Lagrange模型追踪粒子轨迹,对冷凝塔内流场情况进行分析。结果表明,不同高度气体的速度、温度分布均不相同,喷淋水使气体的分布情况变得更为复杂。在塔内气体温度与速度变化趋势相同,水滴的运动受气体流动影响。模拟结果对黄磷冷凝塔的改进有一定的参考价值。

亚临界与近临界压力下垂直上升管内气-液两相流体摩擦阻力特性试验研究

以超临界600mW直流锅炉水冷壁管内气-液两相流体为研究对象,试验段尺寸为25×4 000mm,材质为1Cr18Ni9Ti.在压力为11~21MPa,质量流速为600~1 200kg·m^-2s^-1,干度为0~1的工况范围内,研究了工质压力、质量流速及质量含气率等参数对单相及气-液两相流体摩擦阻力的影响.在本文所获得的试验数据与理论分析的基础上,拟合出可用于工程实际中计算水冷壁管内气-液两相流体摩擦阻力的关系式.

基于气-液两相换热的混合动力汽车动力电池一体化热管理系统的研究

介绍了基于有机工质气-液两相换热的混合动力汽车动力电池一体化热管理系统的工作原理、工质选择及控制策略设计。该系统采用有机工质实现混合动力汽车动力电池在不同环境及工况下的温度控制,具有较高的应用价值。

海洋气-液两相输流复合材料立管双向耦合涡激振动特性分析

为了研究深海油气开发中输送气-液两相复合材料海洋立管的涡激振动,本文对新型复合材料立管在气-液两相内流及海洋外流共同作用下,其横流向和顺流向耦合涡激振动特性进行了分析和研究。基于Hamilton变分原理建立了考虑气-液两相流输运特性、内流流速、轴向顶张力及纤维复合材料特性影响的立管横流向和顺流向耦合振动控制方程,采用尾流振子模型模拟海流对细长复合材料立管的涡激力。利用Newmark-β和四阶Runge-Kutta耦合迭代法求解耦合动力学方程,定量地分析了内流液相流速、气体体积分数以及纤维铺层角对复合材料海洋立管横流向和顺流向涡激振动特性的影响。数值结果表明,立管的振动形态与液相流速呈正相关,与气体体积分数和纤维铺层角呈负相关,并且液相流速、气体体积分数和纤维铺层角对顺流向的偏移量比横流向的影响更大;在振动位移最小的位置处,复合材料立管的运动多为准周期或者混沌形式;立管横流向的弯曲应力对于参数的改变相对于顺流向更加敏感,存在“跳跃”改变现象。

气-液两相高压脉冲介质阻挡放电降解罗丹明B

在气-液两相混合物中进行高压脉冲介质阻挡放电产生非平衡等离子体,以罗丹明B水溶液为模拟废水处理对象,考察了不同因素对降解效果的影响.实验结果表明:提高脉冲电压峰值和脉冲频率及延长放电时间均可提高罗丹明B的去除率;溶液初始pH值的提高,对于降解效率影响不大;溶液初始质量浓度提高时,罗丹明B的降解率(百分比)降低,但是降解量(质量数)提高;反应器中通入氧气时的降解效果最好,空气次之,氮气最差;在脉冲电压峰值20 kV,脉冲频率250 Hz,溶液初始质量浓度90 mg/L,初始pH 6.4,氧气通入量为12.0 L/min的实验条件下,放电处理12 min,罗丹明B的去除率可达99.1%.

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降。在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主。研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大。

叶片式泵内气液两相泡状流的三维数值计算

为研究旋转叶片式泵中的气液两相流动规律及泵性能 ,本文根据气泡泡状流模型提出了一个两相流三维数值分析方法 .该数值计算由两部分的计算迭代完成 ,第一部分是已知含气率分布的连续相 (液相 )流场的计算 .液相流动方程的三维数值求解采用了流面坐标迭代法 .第二部分是已知液相流场后的分散相 (气泡 )轨迹的计算 .气泡运动方程中考虑了流场压力梯度差产生的力、气泡周围液体产生的阻力及由于液相质量产生的惯性力等影响气泡运动的因素 .通过对气泡运动方程进行数值求解 ,可得到泵内的含气率分布 .再将两部分的计算进行反复迭代 ,最终得到收敛解 .本文将该三维两相流数值计算方法用于多级螺旋轴流式增压泵叶轮的计算、设计 .计算结果表明 :从叶轮回转面上看 ,气泡运动转轨并不明显地偏离液相流线 .然而从叶轮子午面上看 ,几乎所有的气泡 ,不论其初始位置如何 ,它们最终都移向轮毂表面 .该三维两相流数值计算以其简单实用的特点 ,有望成为工程中气液两相增压泵的一种有效设计工具 .

水平管内气—液两相泡状流的混沌特征

运用相空间重构法,对实验测得的局部空隙率信号时间序列进行处理,计算出水平管内气—液两相泡状流系统的局部空隙率信号的Kolmogorov熵和关联维数。计算结果表明,气—液两相泡状流系统具有非线性混沌现象;系统普遍存在2～3个分维;随着折算液速的增加,系统的混沌程度下降;Kolmogorov熵和关联维数沿径向的分布呈波动特征;在r/R=0.6～0.85区域,系统的混沌程度较高。

基于气-液共流聚焦法的微流控芯片微液滴喷射系统及磁性微球制备

微液滴喷射技术作为新型前沿技术在众多领域具有广阔的应用前景。结合气-液两相液滴喷射技术,设计了一种结构简单、低成本的微液滴喷射系统。该系统采用基于共流聚焦法的微流控芯片,将不同粘度的甘油水溶液作为分散相,通过调节气压、体积流量、粘度以及喷嘴直径等参量,进而控制微液滴喷射直径及喷射频率,完成8~175 mPa·s粘度下的微液滴喷射。对实验结果中系统的相关性能进行总结和分析。该研究有助于提高气动式微液滴喷射的稳定性,丰富了微液滴喷射装置的结构设计。利用此系统,通过调节气压和体积流量,制备了平均直径为300μm、均一性好、具有较好磁性的磁性微球。

产水气井临界携液和积液模型研究进展

中国气田随着逐年开发低压低产井越来越多,部分存在严重积液,排水采气工艺已在多区块广泛应用。明确各种排水采气工艺的适用性和工艺参数优化,都要以深入了解产水气井的携液和积液机理为基础。针对产水气井积液机理研究相关的气井临界携液和积液判别准则、临界携液流量沿井深分布、气井井筒内积液与积液预测模型和气井积液机理研究实验装置与方法进行了综述,并提出了目前该领域研究需要关注和待解决的问题是,产水气井内井筒气液两相管流和储层气液两相渗流的耦合。

一种考虑虚拟质量力的两相压力波速经验模型

前人建立的两相压力波速经验模型未考虑虚拟质量力,本文考虑虚拟质量力、管壁弹性、管壁粗糙度等因素,通过求解双流体模型的小扰动,提出了一种新的气液两相压力波速经验模型.以一个具体的工程实例为背景,运用数值方法对其求解,得到的计算结果与前人实测的实验数据一致.结果表明,当空隙率较小时(0<Φ<15%)时,虚拟质量力对压力波速的影响不大,当空隙率较大时(Φ≥15%),考虑虚拟质量力计算的压力波速远大于不考虑虚拟质量力计算的压力波速.经验公式也可达到准确求解压力波速的目的.

压缩空气泡沫传输阻力损失研究

通过开展压缩空气泡沫管网输送实验,研究泡沫流量、气液比、泡沫种类对输送管路压力变化的影响规律及摩擦阻力损失。实验结果表明,压力及压力损失随泡沫流量的增大而增大;压力随气液比增大而减小,不同流量下,压力损失随气液比的变化趋势有所不同;1%A类泡沫输送管道摩阻损失较3%AFFF大。研究可为压缩空气泡沫管网输送理论计算提供实验支撑。

核主泵叶轮叶片进口边位置对气液两相流动特性的影响

为了研究叶轮叶片进口边位置对核主泵气-液两相流动特性的影响,设计3种不同进口边方案,并对不同方案下的气-液两相流动特性进行定常、非定常模拟。通过对结果的分析,发现核主泵叶片进口边适当前伸,在发生失水事故时有助于保持一回路压力边界的稳定性,但前伸也会加剧叶片扭曲程度,使叶片吸力面气泡大量堆积;叶片进口边向后偏移,易在叶轮出口处产生较强的射流尾迹,引起较大幅度的压力脉动。经过比较分析,确定方案B为最优方案。在模拟基础上,对试验样机进行不同进口含气率工况下的外特性性能测试,测试结果表明:在进口含气率为0%的工况下,模拟数据与试验数据吻合性较好,泵性能达到设计要求;随着含气率的增加,试验值与模拟值出现较大的偏差,主要由于试验条件所限及模拟结果与试验结果的误差所导致。

水平矩形管内气-液逆向流动特性实验研究

为探明管截面尺度及排气水深对水平矩形管内气-液逆流特性的影响,以空气和水为两相介质,对管长2 m、管截面尺寸106 mm×60 mm的矩形管分别在横置、竖置条件下和1 、3 m水深下进行了可视化流动实验。结果表明:管截面高度尺度对气-液逆流特性具有显著影响,在相同的管道流通面积下采用较高的流道高度会大幅强化水平管内液相倒流,从而有利于冷凝水由热段顺利回流至堆芯进行冷却;采用管截面高度作为气相及液相Wallis参数中的特征尺寸,可使不同管截面尺寸矩形管的无量纲逆流特性获得统一表征;在水深1~3 m范围,水深变化对水平矩形管内气-液逆流特性的影响并不明显。提出了预测水平矩形管内气-液逆向流动特性的无量纲实验关联式。