摘要：在两相流系统中,流型影响系统的摩擦阻力和传热等特性,准确判定不同流型对于两相流的计算具有重要意义。对于窄缝通道内的气液两相流动,特别是矩形窄缝通道内流型转变准则,已有学者进行了一定的实验研究,但由于实验装置及工况的限制,目前尚缺乏统一且适用性较广的流型转变准则,已有的基于矩形通道的流型判定准则适用性也有待于进一步评估。本文以空气-水为工质,对竖直矩形窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则进行分析研究,基于1 168个流型实验数据,采用分界成功率对已有转变准则对于实验数据的适用性进行定量综合评价,并针对流型转变原理开展理论分析,引入无量纲数约束因子Co,建立考虑工质物性和流道尺寸、精度更高、适用范围更广的窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则。本文结论可为反应堆换热元件和紧凑式换热器设计计算提供依据。

摘要：针对稠油水环输送的水环流动改进问题,提出稠油流动边界层在聚丙烯酰胺(PAM)水环作用下的模拟实验方法,基于自主研发设计的室内油-水两相流可视化环道实验装置,采用500#白油模拟旅大稠油,实验研究了稠油-水环状流外环水相中添加PAM前后的流型特征与阻力特性,评价了PAM对水环润滑的协同减阻效果,分析了PAM对水环流动稳定性的作用机理。实验结果表明:PAM对稠油-水环状流的流型特征与阻力特性均有显著影响,使环状流的分布区域缩小,其缩减区域转变为分层流和塞状流,当其为分层流时减阻作用丧失;当油相表观流速为0.23~0.90m/s时,PAM减阻率随含水率增加先迅速增大后缓慢减小,在测试范围内最高达35%。研究结果可为稠油水环输送工艺优化提供理论指导和技术支持,也可为稠油管输流动改进提供新理念与新方法。

摘要：两相流流型能够表征两相界面流动结构在稳态时的几何形状,而这种界面结构将极大影响两相流流场、热传递、压降以及其他两相流特性。尽管它不能够充分反映界面结构的动态变化,但为稳态充分发展两相流流动的数学关系及界面面积输运模型的开发提供清晰的边界条件,流型以及其转变特征也成为研究传热传质的重要基础性工作之一。但目前对于棒束通道的流型转变特性主要集中于常温常压条件下,与实际电厂运行条件不符。基于文献中的两种流型转变模型,文章对高温高压条件下的流型转变特性开展了研究工作,将两种机理模型与TRACE code中流型图进行了对比分析。

摘要：以球形燃料核反应堆为工程应用背景,分别对直径4 mm、6 mm、8 mm颗粒堆积的多孔结构进行了流动沸腾可视化试验,在实验参数范围内得到了泡状流、泡状-弹状流、弹状流、弹状-环状流四种流型。获得了热流密度、流速、颗粒直径等对流型的影响规律。增加热流密度,汽泡数量增加,体积变大,变形、合并、分裂频繁;流速越高、颗粒越小,汽泡体积越小、数量越少。流速越高、球径越小发生相同流型所需要的热流密度越大。对Tung/Dhir模型进行修正得到了多孔结构内流动沸腾两相流流型图及各流型间的转变含气率。

摘要：为探究气液两相流流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的流型特征及空泡份额时空分布特性,基于高速摄影仪和自主开发的丝网传感器(WMS)测量技术,对内径为30 mm的水平管内起旋装置作用下空气-水两相流的相态时空演变特性进行了可视化实验研究。结果表明,在起旋器诱导的离心力作用下,流场内存在明显的气泡聚并行为和液滴沉积现象,其中,泡状流将转变为螺旋气柱流,塞状流转变为螺旋间歇流,弹状流转变为螺旋环状流,环状流转变为螺旋丝带流;相比于弹状流和环状流,泡状流和塞状流的截面平均空泡份额在起旋器出口波动幅值明显减弱,但离心力场并未明显改变各流型从无旋状态转变为螺旋状态前后的截面平均空泡份额。

摘要：流型判别是气液两相流研究的重要内容。应用适用于工业设计中大管径、高压力管道的多相流瞬态模拟软件OLGA,以空气-水为介质,对倾角为-70°～90°、内径为200mm、压力为2.0MPa的气液两相管流进行数值模拟,通过变换不同的气液相流量和管道倾角,研究管道内气液两相流体流型的变化。根据数值模拟所得到的1628组数据,结合流体物性和管道倾角,回归建立了不同流型转变的判别准则经验相关式,为现场大管径、高压力气液两相流管道的流型判别提供了参考依据。

摘要：准确预测气井压降是气井动态分析、优化配产和排采工艺设计的基础.水平气井复杂的井身结构和流动规律,导致单一压降预测模型精度难以在宽泛的气液范围内满足工程需求.为开展模型优选及优化,基于环状-搅动、搅动-段塞和段塞-泡状3个流型转变点,提出垂直井筒持液率半经验模型;基于垂直管与倾斜管中持液率的对应关系,提出倾斜管中持液率预测方法,构建水平井气液两相管流压降预测新模型.研究结果表明,气井气液两相管流压降研究的核心是准确预测持液率;随着倾角增大持液率先增加后降低,倾斜管持液率可基于垂直管持液率随角度的变化关系计算得到;在所有对比模型中构建的新模型与气井生产测井数据的相对性能系数最小,表明模型能够满足工程计算精度要求.构建的新模型适用于不同产量范围的水平气井气液两相管流的压降预测,可为现场生产分析提供技术支撑.

摘要：在池式沸腾Helmholtz失稳模型的基础上,通过进一步的假设,构建流动沸腾条件下矩形窄通道内泡状流向搅拌流流型转变机理模型。基于调研的已有研究成果,得到矩形窄通道内汽泡可能稳定存在的极限尺寸,并由此得到泡状流向搅拌流转变的热边界条件。利用已有实验数据对该机理模型进行评价,该模型在低压条件下与实验数据符合得较好。

摘要：基于液滴或气泡的多相微流控是近年来微流控技术中快速发展的重要分支之一.本文利用高速显微摄影技术和数字图像处理技术对T型微通道反应器内气液两相流动机制及影响因素进行实验研究.实验采用添加表面活性剂的海藻酸钠水溶液作为液相,空气作为气相.研究T型微通道反应器内气液两相流型的转变过程,并根据微通道内气泡的生成频率和生成气泡的长径比对气泡流进行分类.研究发现当前的进料方式下,可以观测到气泡流和分层流2种流型,且依据气泡生成频率和微通道内气泡的长径比可将气泡流划分为分散气泡流、短弹状气泡流和长弹状气泡流3种类型,并基于受力分析确定3种气泡流的形成机制分别为剪切机制、剪切–挤压机制和挤压机制.考察不同液相黏度和表面张力系数对不同类型气泡流范围的影响规律.结果表明:液相黏度相较于表面张力系数而言,对气泡流生成范围影响更大.给出不同类型气泡流流型转变条件的无量纲关系式,实现微通道生成微气泡过程的可控操作.

摘要：实验研究了集输立管系统内气液两相流单相或两相流量变化的响应时间。结果表明响应时间的最大值出现于极低气液流量的情况,但在稳定流型与严重段塞流的边界附近出现极大值;响应时间的最小值则出现于不规则震荡流型的情况。这一复杂规律由不同流量下流型主导因素的差异所决定,差异具体体现为下游流动状态对上游的影响程度不同。针对一相或两相流量变化的不同情况,分别提出了响应时间的计算关联式。