摘要：为探明环状流液膜界面扰动波形成机制,以准确预测液膜质量输运和干涸(Dryout)型临界热流密度特性,本研究通过将高速摄像与液膜厚度电导传感结合的方法,分别对液膜界面波的演化行为和液膜厚度进行定性可视化分析和定量测量实验。结果表明,高湍动的气芯与液膜的相互作用在液膜界面上形成毫秒级不规则演变的涟波,高频涟波先驱经过一系列秒级自卷积演化成随机分布的扰动波;扰动波形成机制的数学模型表明,液膜界面扰动波的形成时间间隔符合伽马分布,伽马分布阶数与气相速度正相关但独立于液相流速。

摘要：以气液两相环状流管道横截面的周向液膜为测量对象,采用单台高速摄像机和平面反射镜组构建了虚拟双视角的视觉传感器,并对传感器进行了优化。基于虚拟双目立体视觉原理建立虚拟双视角视觉传感器测量模型。为了尽可能增大有效拍摄视角以获得更多液膜流动信息,综合考虑视场区域、传感器尺寸、测量距离以及管道光路折射等因素,对虚拟双视角视觉传感器模型进行了分析和设计,优化了传感器模型的结构参数。理论分析及实验结果表明:优化后的虚拟双视角视觉传感器可以获得近300°的有效周向测量视角,远远优于使用单台高速摄像机进行直接拍摄。该项研究为通过双视角视觉传感器进行气液两相环状流周向液膜的实时测量提供了理论基础,对研究液膜厚度和分析环状流流动状态具有重要意义。

摘要：空泡份额和界面浓度是两相流动中重要的相界面参数,准确获取窄矩形通道内搅混流和环状流工况下空泡份额和界面浓度是构建和完善两流体模型的关键。本文针对横截面为65 mm×2 mm的矩形通道开展了气液两相流动特性可视化实验研究,气相折算速度j_(g)=1~9 m/s,液相折算速度j_(f)=0.1~1.5 m/s,流型包含搅混流和环状流。提出了基于高速摄像法获取搅混流和环状流下空泡份额和界面浓度的分析计算方法,利用该方法所得空泡份额与窄矩形通道内经验关系式计算值的相对偏差约在10%以内。此计算方法可为研究复杂流型下窄矩形通道内的相界面参数提供理论依据。

摘要：为探析矩形小流道受限汽泡流及环状流区域沸腾传热机理,本文基于理论推导,从受限汽泡典型特征出发,探明了受限汽泡流几何结构;基于时间加权平均方法,确定了受限汽泡区及液塞区在受限汽泡流所占权重;基于一维导热等理论和积分方法,建立了液膜蒸发换热系数计算方法,并将其应用于环状流区域。综合上述方法,提出了一种新的受限汽泡流及环状流区域沸腾传热模型——双区域模型,该模型适用范围为:雷诺数(Re)为2300~5373,普朗特数(Pr)为2.75~19.8,毛细数(Ca)为0.000835~0.002767。

摘要：气液两相环状流的相界面存在扰动波,波动频率是描述环状流界面扰动波特性的关键参数,对环状流的传质传热研究有重要参考价值。利用近红外光的吸收特性,设计了液膜检测装置,采用垂直对射光路设计,并通过置入式导光管屏蔽一侧液膜和气芯夹带液滴,实现了对环状流局部液膜的非接触式检测。在此基础上对界面扰动波进行了频域分析,运用功率谱密度估计,对50 mm管径竖直上升管环状流界面扰动波波动频率进行了定量研究,得到0.1~0.8 MPa不同压强条件下,共70个流动条件的环状流界面扰动波频率值。利用实验结果对现有模型进行验证分析,在此基础上利用Strouhal数描述液相流动条件的影响,利用Froude数描述气相流动条件的影响,建立了预测环状流界面扰动波波动频率的St-Fr模型,经实验数据验证预测的平均绝对误差(MAE)为11.42%。

摘要：为了解决空调器中多流路换热器内制冷剂分配不均的问题,本文设计了一种可均匀分配两相制冷剂的新型分流器样件,并进行了可视化实验。该分流器以环状流并均匀分配环状流为基本思路,具体设计方法是提出分流器进口管结构的计算方法实现环状流的构建,并通过设计新型进、出口管的连接结构实现环状流的均匀分配。实验结果表明:当制冷剂的质量流量为14~22 g/s时,水平、倾斜和竖直安装的新型分流器的质量流量不均匀度比传统圆锥式分流器分别下降10%~24%、14%~27%和24%~47%。基于环状流整流的新型分流器的分配性能优于目前最常用的圆锥式分流器。

摘要：对竖直环形狭缝通道内环状流流动沸腾传热理论模型进行了分析,以液膜质量、动量和能量守恒方程为基础,结合汽芯动量方程建立了竖直环形狭缝通道内环状流的数学物理模型。对该模型进行数值求解,得出了液膜厚度、液膜内的速度分布和温度分布、内-外管的换热系数以及通道内压降值,并与实验值进行了比较。

摘要：为得到准确的大管径水平管气液两相流的持液率预测模型,采用室内实验模拟和理论分析相结合的方法,研究了大管径水平管气液两相分层流和环状流持液率计算模型。结果表明:Barnea流型图不适用于大管径条件下的持液率大于0.1的流型判断,持液率随着气体表观流速增加而减小,随液体表观流速增加而增加。以双流体模型和Xiao模型为基础分别给出了分层流和环状流持液率计算新模型,持液率新模型对实验持液率的预测准确,平均绝对误差为5.9%,较现有5种持液率模型有了较大提高。

摘要：根据环形管内流动与传热的特点,重新定义了环形管的水力直径和热周直径,基于圆管环状流CHF解析模型,得到了环形管内环状流临界热负荷解析模型。该模型可以预测环形管内沸腾两相流环状流时在不同加热方式下发生的临界热负荷,加热方式包括有内侧加热、外侧加热、两侧同时加热等。数值预测结果与文献数据比较表明本文的解析模型在P=***,G=198-3789.5 kgm-2s-1,xc=0.068-0.855,L/Dhe=19.3-539.5范围内预测良好。

摘要：油气润滑供油连续性与稳定性实际表现为输油管内部环状流的油膜连续性及油液波动程度的变化,为了研究喷嘴结构对油气润滑输油管内环状流特性的影响,基于气液两相流基本理论,利用流体力学计算软件FLUENT中VOF模型对高速滚动轴承油气润滑输油管中的油气分布状态及速度变化进行数值仿真。研究喷嘴结构参数对输油管中油气环状流特性的影响,得到了喷嘴结构参数对油气润滑环状流特性的影响关系。结果表明:影响油气润滑系统环状流特性的主要因素是喷嘴的入口和出口直径,两者越接近,对环状流特性影响越小;喷嘴突缩角对油气环状流特性的影响较小;通过研究喷嘴结构与油气环状流的影响关系,为喷嘴结构优化设计及油气润滑输油管内部流场的分析提供了理论基础与依据。