矩形通道內(nèi)氣液兩相彈狀流特性研究.pdf

1、氣液兩相彈狀流具有間歇性和不穩(wěn)定性，是氣液兩相流動中最復(fù)雜的流型之一，其廣泛存在于動力工程、石油化工和核工程等領(lǐng)域。矩形通道因其傳熱性能良好、相應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于核工程等領(lǐng)域。加深對矩形通道中彈狀流特性的認識，有利于工程設(shè)計。
　　借助高速攝像方法，對豎直和傾斜條件下矩形通道內(nèi)氣液兩相流彈狀流特性開展可視化實驗研究。實驗在常溫常壓下進行，工質(zhì)為空氣和水。實驗回路開放，采用泵驅(qū)動強制循環(huán)。實驗中，共采用了五種不同尺寸

2、的可視化矩形通道實驗段，當量直徑范圍為2.08~15.96mm，高寬比為0.025~0.228。氣相和液相折算速度范圍分別為0.10~2.51m/s和0.16~2.62m/s，傾斜角度（與豎直方向夾角）為0°、10°、20°和30°。
　　通過拍攝的圖像，分析矩形通道中彈狀流特點，通道尺寸和傾斜角度對彈狀流特性的影響。測量豎直矩形通道內(nèi)靜止水中、流動液體中、彈狀流中平均氣彈速度及穩(wěn)定氣彈速度，傾斜矩形通道內(nèi)彈狀流中平均氣彈速度及穩(wěn)

3、定氣彈速度實驗數(shù)據(jù)。分析氣液相流速、傾斜角度和通道尺寸對氣彈速度的影響規(guī)律，建立較為完善的氣彈速度計算關(guān)聯(lián)式。分析了彈狀流中液彈結(jié)構(gòu)及氣彈間聚合機理，獲得氣彈速度與其前方液彈長度關(guān)系實驗數(shù)據(jù)。通過分析主流流態(tài)、傾斜角度和通道尺寸對氣彈速度與其前方液彈長度關(guān)系的影響，建立較為完善的氣彈速度與其前方液彈長度計算關(guān)聯(lián)式。研究氣彈和液彈長度統(tǒng)計規(guī)律，發(fā)現(xiàn)氣彈和液彈長度分布呈對數(shù)正態(tài)分布。探討氣液相流速、傾斜角度和通道尺寸對氣彈長度、液彈長度、彈

4、單元頻率和氣彈長度份額的影響規(guī)律及機理。測量通道 III內(nèi)彈狀流中液膜厚度及速度，分析氣液相流速和傾斜角度對其影響，建立液膜脫離厚度及速度計算關(guān)聯(lián)式。
　　通過圖像處理，獲得豎直及傾斜窄矩形通道彈狀流中局部和平均空泡份額、界面面積濃度和索特平均直徑等界面參數(shù)。分析氣彈段、液彈段和彈單元局部界面參數(shù)橫向分布特性，氣彈段和液彈段局部界面參數(shù)軸向分布特性。氣彈段和彈單元局部空泡份額橫向分布分為四種類型：平直型、平直非階躍型、核峰型和核峰