应用Coriolis流量计测量油水两相流质量流量和含水率

本文利用Coriolis质量流量计对水平管内的油水两相流的质量流量和混合物真实密度进行了实验测量,研究发现,在含水率10％-90％的范围内,Coriolis质量流量计能精确地测量油水两相流的质量流量的,相对误差在±0.5％以内;根据油水混合物的真实密度值也能较精确地确定其含水率,计算式的误差小于3％。实验管道内径为25 mm,流量1-4.2 m3/h。     

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．     

水平管内乙烷饱和流动沸腾传热实验研究

本文对乙烷在内径为8 mm的水平管内进行了饱和流动沸腾传热特性的实验测量。实验测量的压力范围为0.35～0.57 MPa,热流范围为13.2～65.9 kW·m~(-2),流量范围为55.3～92.2 kg·m~(-2)·s~(-1),并系统分析了质量流量、热流密度、含气率对饱和流动沸腾传热系数的影响。最后将实验结果同九种关联式进行了比较,渐进模型的两种关联式和增强模型的两种关联式计算结果较好,平均偏差都小于15%。     

液氧加注系统阀控瞬变危害性仿真研究

对液氧加注系统中的直流式低温截止阀进行二维模型建立,利用FLUENT动网格技术和UDF函数对液氧加注时阀门的关闭过程进行动态模拟,分析管道中低温液氧的瞬变过程,对不同关阀时间和不同加注流量下瞬变压强进行研究,结果表明:关阀所用时间越长、加注流量越小瞬变危害性越小。研究可为液氧加注系统阀门控制提供理论依据,减小低温加注时的不稳定性。     

气液两相流相含率测量新方法研究

本文基于电容耦合式非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C~4D)技术,提出了一种气液两相流相含率测量新方法。该方法基于新型六电极阵列式C~4D传感器,首先获取气液两相流电导信号,然后利用所获电导信号,结合LS-SVM回归方法分别建立三种典型流型(泡状流、环状流和层状流)的相含率测量模型。实际测量时根据流型选择相应的相含率测量模型,计算获得相含率。在内径为47.5 mm管径下进行相含率测量静态实验,研究结果表明,所提出的气液两相流相含率测量新方法是可行、有效的。在三种典型流型下的相含率测量最大绝对误差均小于9%。     

集输管路上升管系统严重段塞流实验和理论模拟

严重段塞流的实验研究表明,在气泡进入上升管底部到运动至出口的过程中,上升管中气泡头部以下流型为弹状流型;当气泡头部流出上升管后,上升管中的流型可看作块状流型。根据实验结果,本文提出了采用漂移流模型简化计算上升管中两相流动、上游管道中气体膨胀满足质量守恒,同时考虑上升管内液体动量守恒的严重段塞流计算模型。计算值与测量值比较表明,模型可以正确预测出气体膨胀流动过程,气体流动时间不受入口气液流量的影响。模型可以准确计算出严重段塞流周期、液塞长度和倾斜管中液柱最大长度等参数。     

油气水多相流压力和压差信号特征分析与流型在线识别

在宽广的实验参数范围内测量了水平管内油气水多相流动时压力和压差信号，对信号的时域、频域、小波尺度域、分形等特征进行了提取与分析；建立了流型的规则识别和模式识别的融合方法。经过实验测试，该方法可以识别出泡状流、分层流、间歇流和环状流，流型识别率高于９０％．     

应用单相流量计测量油水两相流

为探讨单相流量计用于液液两相流参数测量的可行性和有效性,本文对文丘里管、涡轮流量计和椭圆齿轮流量计用于油水两相流测量的响应特性进行了实验研究.文丘里管和涡轮流量计的实验管径为15 mm,25 mm,40 mm,椭圆齿轮流量计的实验管径为25 mm和40 mm.油水两相流总体积流量范围为1～5 m3/h,油含率范围为15%～85%.实验结果表明,文丘里管在高油含率时测得的油水两相流流量比实际流量偏大4%～5%.涡轮流量计的测量误差随油含率升高呈现增大的趋势,最大测量洪差小于5%.椭圆齿轮流量计用于油水两相流测量时相对测量误差小于1.0%且基本不受油含率影响.     

水平管内二氟乙烷两相流动摩擦压降实验研究

对制冷剂二氟乙烷(HFC-152a)在内径为8mm的水平管内进行了两相流动沸腾摩擦压降的实验测量.实验测量的压力范围为0.19—0.41MPa,热流密度范围为14—62kW/m2,流量范围为128—200kg/m2s.实验测量表明:HFC-152a的两相摩擦压降随质量流量、质量含气率的增大而增大;热流密度则对摩擦压降的直接影响很小,但通过影响两相流流型间接影响了摩擦压降;当流型由分层流动转变为半环状流或环状流时,总压降中加速压降所占比例有所减小,而摩擦压降所占比例则有所增大;摩擦压降随饱和压力的增大而减小.使用两个应用广泛的压降计算式进行了计算.实验测试结果与计算结果对比后发现,Friedel模型与实验结果偏差较大,而Müller-Steinhagen-Heck模型则与实验结果符合较好.     

短周期涡轮试验数据不确定度分析

为了评估短周期涡轮性能试验测量精度以及非稳态效应对其的影响,本文结合适当的扩展不确定度模型对涡轮效率及进口折合质量流量的测量不确定度进行了计算及分析。研究结果表明:短周期涡轮试验台特有的非稳态效应对效率测量不确定度的影响小于1.12%;涡轮进口马赫数对测量不确定度影响最大,流量测量不确定度与涡轮进口马赫数平方近似呈反比例关系,效率测量不确定度亦随其减小而迅速增大。研究发现对于涡轮进口马赫数小于0.158的工况,效率测量不确定度将不符合HB 7081-1994要求。针对此类工况,出于提高流量及效率测量精度的目的,研究了利用差压传感器测量涡轮进口动压进而计算流量的方法,结果表明该方法的效率及流量测量不确定度比使用总、静压传感器测量流量这种方法可分别减小58%及73%以上,且其均不随马赫数减小而增大。进一步的分析表明,对于马赫数小于0.158的工况,应采用该方案进行流量测量。     

含气率对PTS时压力容器内流动与传热的影响

本文对反应堆压力容器紧急安注时的流动与传热特性在1/10的模型上进行了流动可视化、局部传热系数以及混合函数的试验研究。针对三个热冲击敏感区域的部分测点,比较了环腔流速为0.5m/s、安注流速为1～30 m/s时不同含气率对下降环腔内流动与传热特性的影响,得出并分析了不同测点传热系数、混合函数的变化规律。研究结果表明:随着含气率增大,安注流体与环腔流体的混合增强;下降环腔内的含气率对小安注流速时的流动与传热影响显著,而对大安注流速时影响较小。     

聚变堆偏滤器过冷水流动沸腾强化换热性能研究

选择欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,用Fluent 软件对单边受热竖直向上平滑管进行了过冷流动沸腾换热的数值分析。研究了不同质量流速、进口温度和热流密度对对流换热系数和空泡份额的影响,并分析了它们对传热恶化的影响。     

叶片式混输泵内气液两相流的数值计算

气液两相流的数值模拟是多相混输技术研究中的一个难点.本文假定混输泵叶轮内为泡状流动,基于雷诺时均N-S方程和气液两相双流体模型,采用SIMPLEC算法,对叶片式混输泵叶轮内部两相三维紊流流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流场分布特点.对含气率GVF=15%工况下的扬程特性进行了预测并与试验结果进行对比.数值计算结果表明,混输泵叶轮流道采用较小的径向尺寸差能较好地避免离心力所引起的气液分离,防止气堵现象的发生;叶轮进口部分存在的低压旋涡区容易使气体积聚,因此有必要进一步改进叶轮进口区的水力设计.     

Influence of Vertical Foam Flow Liquid Drainage on Tube Bundle Heat Transfer Intensity

The results of an experimental investigation of staggered tube bundle heat transfer to upward and downward moving vertical foam flow are presented in this article. It was determined that a dependency exists between tube bundle heat transfer intensity on foam volumetric void fraction, foam flow velocity and direction, and liquid drainage from foam. In addition to this, the influence of tube position of the bundle on heat transfer was investigated. Experimental results were summarized by criterion equations, which can be applied in the design of foam type heat exchangers.     

水平管液塞区相分布特征研究

设计建造了研究段塞流中液塞卷吸气体的实验装置,采用双头电导探针测量了水平管内固定液塞区域的局部相分布。液塞区含气率的径向分布存在峰值,表明液塞区存在湍流剪切层。随着进入液塞距离增大,含气率峰值减小,峰值对应的径向位置升高。这说明湍流剪切层内的湍流程度减弱,剪切层厚度变大。提出了计算水平管液塞截面平均含气率的方法,发现随着进入液塞距离的增大,截面平均含气率首先迅速减小,然后逐渐趋于稳定。     

Void fraction prediction in two-phase flows independent of the liquid phase density changes

Gamma-ray densitometry is a frequently used non-invasive method to determine void fraction in two-phase gas liquid pipe flows. Performance of flow meters using gamma-ray attenuation depends strongly on the fluid properties. Variations of the fluid properties such as density in situations where temperature and pressure fluctuate would cause significant errors in determination of the void fraction in two-phase flows. A conventional solution overcoming such an obstacle is periodical recalibration which is a difficult task. This paper presents a method based on dual modality densitometry using Artificial Neural Network (ANN), which offers the advantage of measuring the void fraction independent of the liquid phase changes. An experimental setup was implemented to generate the required input data for training the network.ANNs were trained on the registered counts of the transmission and scattering detectors in different liquid phase densities and void fractions. Void fractions were predicted by ANNs with mean relative error of less than 0.45% in density variations range of 0.735 up to 0.98 gcm⁻³. Applying this method would improve the performance of two-phase flow meters and eliminates the necessity of periodical recalibration.     

小管径气液两相流空隙率波传播的多尺度相关性

空隙率波是气液两相流系统的特殊物理现象,理解空隙率波的传播特性对揭示两相流流型转变与流速测量物理机理具有重要意义.本文首先考察了典型非线性系统的多尺度互相关特性,发现去趋势互相关分析方法可有效揭示系统的多尺度非线性动力学特征;然后,通过采集垂直上升小管径气液两相流电导传感器阵列上下游空隙率波动数据,提出采用多尺度去趋势互相关分析方法探测空隙率波传播的多尺度互相关特性,并提取了低尺度空隙率波互相关水平增长率;另外,通过计算空隙率波空间衰减因子,考察了气液两相流空隙率波传播的结构不稳定行为.结果表明,空隙率波结构的多尺度互相关特性与其空间衰减特性具有较好的物理关联性:对于气液两相流过渡流型,低尺度空隙率波互相关水平增长率较高,且与较为稳定的空隙率波传播特性相对应;而当气液两相流空隙率波明显衰减或放大时,空隙率波互相关水平增长速率一般较低.     

蒸汽-水冷凝泡状流含气率分布

以双流体模型为基础,将前人实验得到的相界面浓度,相界面传热系数,气泡上升速度计算式引入双流体模型用来预测冷凝泡状流沿流动方向的含气率分布。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蒸汽-水冷凝泡状流含气率沿流动方向分布。     

An Experimental Study of the Two-Phase Flow Adjacent to a Wire in Nucleate Boiling Under an Electric Field

An experimental study of the two-phase flow near a heated wire in nucleate pool boiling is presented. A nonuniform electric field of cylindrical geometry was imposed to the heater. The two-phase flow parameters were measured using specifically developed local phase-detection optical probes. The study includes experiments varying the vertical distance from the heater (z) and measurements of the void fraction and the impact rate in a plane perpendicular to the heater (y-z). The results show that the void fraction decreases with applied voltage and with z. The dependence of the void fraction and the impact rate with heat flux is complex, with a strong decrement in the impact rate and void fraction near the critical heat flux when voltage is applied. The maximum void fraction and impact rate move from the vertical centerline (z) to a position 3 heater radii away.