泡状流三维模拟及壁面润滑力模型比较EI北大核心CSCD

采用双流体模型耦合界面浓度输运方程,对竖直上升管内泡状流进行了三维模拟。结合Wang(1987)的泡状流测量实验,研究了不同壁面润滑力作用下管道界面含气率的分布特征。通过实验测量结果与各种壁面润滑力模型计算结果的对比,分析了各种模型对含气率分布的影响。结果表明,Tomiyama及Frank的模型具有相似的特性,高估了壁面润滑力的大小。而Antal的模型作用范围过于狭小,对气泡分布的峰值的预测偏差很大。Hosokawa的模型则较好地预测了本文工况含气率的分布。     

泡状流三维模拟及壁面润滑力模型比较

采用双流体模型耦合界面浓度输运方程,对竖直上升管内泡状流进行了三维模拟。结合Wang(1987)的泡状流测量实验,研究了不同壁面润滑力作用下管道界面含气率的分布特征。通过实验测量结果与各种壁面润滑力模型计算结果的对比,分析了各种模型对含气率分布的影响。结果表明,Tomiyama及Frank的模型具有相似的特性,高估了壁面润滑力的大小。而Antal的模型作用范围过于狭小,对气泡分布的峰值的预测偏差很大。Hosokawa的模型则较好地预测了本文工况含气率的分布。     

泡状流局部界面浓度实验与理论研究

应用高速数字摄像系统,首先对双头电导探针测量泡状流局部界面浓度的几种模型进行了标定和评价。使用标定好的双头电导探针技术,对垂直上升管内气液两相泡状流局部界面浓度和含气率分布特性进行了深入的实验研究。试验段为内径40 mm的透明有机玻璃管。根据试验数据的分析结果,发展了一种垂直上升管内气液两相泡状流局部界面浓度预测模型。在本文实验条件下,该局部界面浓度模型预测结果能够与实验数据很好地符合。     

垂直管内油水分散流的数值研究

建立封闭的双流体模型并对垂直管内油水分散流进行了数值模拟,采用κ-ε模型处理连续相的湍流结构。模型预测结果与实验数据的比较结果表明,该模型能较好地模拟垂直管湍流分散流的局部相含率分布和速度分布。     

蒸汽-水冷凝泡状流相界面浓度输运方程

通过对冷凝消失项的合理模化,并考虑连续相湍流导致的气泡聚合和破裂现象,建立适用于蒸汽水冷凝泡状流的相界面浓度输运方程。过冷条件下蒸汽气泡冷凝过程可分为:传热控制区和惯性控制区。在传热控制区气泡尺寸逐渐减小,在整个冷凝中所占时间较长,而在惯性控制区,气泡在很短的时间内因为周围液体的惯性迅速消失。利用所建立的相界面浓度输运方程对轴向相界面浓度进行了预测,预测结果与实验数据比较表明吻合很好。     

垂直圆管内向上稀疏层流泡状流相分布的实验研究

采用三维照相法对垂直圆管内稀疏层流泡状流充分发展段的相分布进行了实验研究。得到了８个流动工况下均匀尺寸气泡形成的泡状流的空泡率分布以及６个流动工况下非均匀尺寸气泡形成的泡状流的总体和大、小气泡组各自的空泡率分布．实验结果表明当气泡组的平均直径小于约３．５ｍｍ时,其空泡率分布在管壁附近出现尖峰;当气泡组的平均直径大于约 ３．５ ｍｍ时,其空泡率分布的尖峰移向管中心;气泡尺寸对泡状流的相分布有重要影响．     

气液两相流沿水平方向横掠水平管束时流动特性的研究

本文对常温常压下空气－水两相流在卧式理想管壳式换热器壳侧流动时的截面含气率进行了实验研究。换热器的管排形式为顺排，管间距与管径之Ｐ／Ｄ为１．２８折流板被垂直切割，在折流板交叉区，气流两相流沿水平方向横掠水平管束。结果表明平均截面含气率小于体积含气率，平均截面含气率在一定的马蒂内利参数下随质量流速的增加而增加，且能与马蒂内利参数和全液相佛鲁德数很好的关联。     

倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的计算与液层高度的预测

分层流是气液两相流中常见的流动型式，分层流中液层高度是计算的基本数据，由于界面波的存在，对液层的测量和预测都很困难．Ｖｌａｃｈｏｓ提出了预测气液两相分层流液层厚度的关系式，但这一关系式并不适用于倾斜下降管气液两相流．本文提出了计算倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的理论模型，在这种模型下得到的截面含气率和实验结果符合良好．在大量实验的基础上，考虑了倾角、管径、气液各相折算速度的影响，根据实验数据提出了预测液层厚度的关系式。     

气液两相流体绕方柱流动的数值模拟

本文详细给出了气液两相流动双流体模型下的各控制方程组和相间作用力,通过将气泡引起的紊流与剪切引起的紊流线性叠加给出了气液两相流动的紊流模型。通过给出的边界条件,采用ＩＴＡ－ＩＰＳＡ算法对垂直上升的气液两相流横向冲刷方柱引起漩涡证替脱落的过程进行了数值模拟,得到了流场和局部含气率变化的示意图,数值模拟与试验的结果基本一致。     

湍动流化床内气固两相流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和κ-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部稀相区的颗粒分布特性.在密相区,沿床径向方向颗粒浓度在床中心处低、壁面逐渐增高;在稀相区颗粒浓度分布较均匀.沿轴向方向颗粒浓度呈底部浓度高、顶部浓度低的"S"型分布.     

泡状流运动的湍流模型及液相速度和湍动能的分布预测

１前言在核能、航天等技术领域和能源、动力、石油化工等工业过程都存在泡状流现象,其中绝大多数的泡状流流动状态为湍流,因此对湍流泡状流进行深入研究极为必要。近年来Ｌｅｅ［１］、Ｌｏｐｅｚ　ｄｅ　Ｂｅｒｔｏｄａｎｏ［２,３］等提出了一些多维的湍流输运的双流...     

A new formulation of Kapila’s five-equation model for compressible two-fluid flow,and its numerical treatment

A new formulation of Kapila’s five-equation model for inviscid, non-heat-conducting, compressible two-fluid flow is derived, together with an appropriate numerical method. The new formulation uses flow equations based on conservation laws and exchange laws only. The two fluids exchange momentum and energy, for which exchange terms are derived from physical laws. All equations are written as a single system of equations in integral form. No equation is used to describe the topology of the two-fluid flow. Relations for the Riemann invariants of the governing equations are derived, and used in the construction of an Osher-type approximate Riemann solver. A consistent finite-volume discretization of the exchange terms is proposed. The exchange terms have distinct contributions in the cell interior and at the cell faces. For the exchange-term evaluation at the cell faces, the same Riemann solver as used for the flux evaluation is exploited. Numerical results are presented for two-fluid shock-tube and shock-bubble-interaction problems, the former also for a two-fluid mixture case. All results show good resemblance with reference results.     

Virtual mass in two-phase bubbly flow

The two-phase flow equations in their usual form are unstable. It is known that the inclusion of the virtual mass of the gas bubbles greatly improves the stability of numerical computations. Since there is some confusion concerning the proper form of the virtual-mass terms, we first present a systematic derivation of the two-fluid equations for a liquid/gas mixture from a generalised form of Hamilton's variational principle. The two-fluid theory of superfluid ⁴He has been derived in a similar way. The resulting equations do not seem to have been presented before in the literature on two-phase flow. The derivation demonstrates how the pressure of the liquid/gas mixture can be defined in a natural way. Two independent vorticities can be distinguished, each having its own law of transportation (Kelvin theorem). A subsequent stability analysis shows that at neutral stability the virtual-mass coefficient m(α) takes the form $\text{m(α)=}\text{1}\text{2}\text{α(1?α)(1?3α)}$ in the case of spherical gas bubbles with void fraction α. The corresponding local distribution of gas bubbles is anisotropic. The vanishing of the virtual mass at $\text{α=}\text{1}\text{3}$ is interpreted as the breakdown of bubbly flow. Dissipative terms are introduced and analysed in an appendix.     

低温液体流动沸腾数值计算中的相间传热模型

采用双流体模型预测了液氮在垂直管内的流动沸腾过程,着重考察和评价了五个常用的相间传热模型对数值计算结果的影响,找出了最优的相间传热模型;同时,研究还发现相间传热模型对流动压降的预测并无明显影响.     

Pattern formation in flowing electrorheological fluids

A two-fluid continuum model is developed to describe mass transport in electro- and magnetorheological suspensions. The particle flux is related to the field-induced stresses. Solutions of the resulting mass balance show column formation in the absence of flow, and stripe formation when a suspension is subjected simultaneously to an applied electric field and shear flow.     

垂直上升管泡状流压力波动的多尺度分析

从理想的单气泡运动物理模型和离散正交小波与统计相结合的信号处理技术研究了泡状流压力波动的机理与多尺度时频规律,得到以下结论:泡状流的压力波动主要来源于气泡的运动和诱导湍流及液相湍流,其中在低流速下前者产生的压力波动幅度大于后两者;存在一个临界频率,低于该频率压力信号均方根随频率的增加而增加,高于该频率压力信号均方根随频率的增加而减小;发生流型转变时压力信号的时频特征发生明显改变,最大均方根出现在更低的频率区。     

低温液体核态流动沸腾传热的机理模型

对核态沸腾表面上的各种传热机理进行了分析和量化,建立了低温液体核态流动沸腾传热的机理模型,并将该模型纳入双流体模型实现了数值求解,数值预测的结果详细地反映出了壁面上各参数随流动的变化情况。该机理模型的计算结果表明,气泡挣脱后液体与过热壁面间的激冷效应是导致壁面上各参数在OSV处突变的根本原因。     

一维双流体模型的压力修正算法

针对一维双流体模型，通过推导双流体模型的压力修正方程，及相含率修正方程，将原本应用于单相不可压流动的压力修正系列算法推广至双流体模型求解，提出双流体模型的压力修正算法.在离散过程中运用高阶有界格式，在保证二阶以上精度的基础上克服了由相含率分布的阶跃所造成的数值结果非物理震荡.与公开发表算例进行对比，验证求解的可靠性.     

Dynamics of detonation waves in a channel with variable cross section and filled with bubbly fluid

The flow of bubbly fluid comprising a mixture of bubbles filled with explosive and inert gases, which is driven through a converging channel, was studied. Depending on the velocity of the hummer hitting the bubbly fluid boundary, the flow may be accompanied by the development of detonation waves which compress the bubbles with inert gas.