不同旋流器作用下气液螺旋环状流动特性研究

管内气液螺旋环状流动可以通过设置固定叶片的旋流器形成,旋流器的结构极大地影响了形成的螺旋环状流动的稳定性。对此,选取了四种典型旋流器结构开展三个典型来流工况下螺旋环状流形成的实验研究。通过图像处理结合概率密度函数(probability density function,PDF)拟合的方法分析了形成螺旋环状流的稳定性,同时结合液膜波动特性与旋流器内部作用过程分析发现:平板式及平板有中心柱式旋流器在不同来流工况下产生的液膜相较于螺旋叶片式A/B旋流器都更加稳定,相同工况下的失稳距离也更长,而螺旋叶片式A/B旋流器产生的螺旋环状流的稳定性较差,在更短的距离内即发生了螺旋环状流失稳现象;不同工况下液相折算速度的上升有助于提高液膜稳定性与螺旋环状流失稳距离,从而形成更稳定的螺旋环状流;叶片作用下流体内部压力梯度和气液相分布规律高度相关,压力梯度和周向速度是形成螺旋环状流动的主要因素,并且压力梯度和周向速度的大小一定程度决定了螺旋环状流动气液交界面的稳定性。