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。     

微细圆管内气体流动阻力特性的进一步研究

本文采用短管重现长管中流动状态的方法,实验测量了内径为84．7μm的微细管内气体流动的沿程压力分布。结果表明,当管内气体具有较大的马赫数时,其沿程压力偏离直线分布而下降较快;在层流状态下,与大尺度不可压流动相比,微细管内气体流动具有较大的平均范宁摩擦系数Cf;管径的测试误差为沿程压力测量误差的主要来源。     

微细光滑圆管内气体流动阻力特性的实验研究

本文采用内径为84．7μm及144．4μm的玻璃圆管作为实验管，对微细管内气体流动的阻力特性进行了实验研究．结果表明，层流状态下，微细圆管内气体流动的摩擦系数大于不可压、充分发展管内流动的数值．其物理机制为：微细圆管内气体流动的可压缩性导致速度抛面偏高抛物线分布，使得壁面处的速度梯度增加，摩擦阻力增大．     

脉冲管制冷机蓄冷器的热力学循环数值分析

脉冲管制冷机内部工质气体热力学循环是理解脉冲管制冷机制冷机理的一个重要方面。本文采用拉格朗日方法对制冷机蓄冷器内部气体微团热力学循环进行了数值统计分析,结果表明,对于变频率和充气压力工况,蓄冷器内单位质量气体单位时间内循环换热量和制冷机能达到的最低制冷温度紧密相关。     

涡流管内三维强旋转流场数值模拟与分析

涡流管内可压缩气体的强旋转流动是涡流管能量分离的根本原因和驱动力,因而涡流管内流场研究是揭示涡流管能量分离物理机制的首要关键问题。由于涡流管内可压缩气体的三维强旋转湍流流动,实验测量中存在诸多问题,而CFD数值模拟技术对此具有很大的优势。文中以涡流管内部流场为研究对象,建立了涡流管计算域模型并进行网格划分,讨论了边界条件、湍流模型以及线性方程组求解策略等问题,对不同冷气流率下的涡流管内三维强旋流流场结构特性进行数值模拟,获得了不同冷气流率下的旋转运动、轴向运动、径向运动和循环流的分布特性。研究表明Realizableκ-ε湍流模型能够充分反映强旋流动特点,数值模拟结果与文献中实验值基本吻合。     

气泡对管中流动液体产生阻力的分析

1 引言 液体在细管内流动时,若管中出现了满径向的气泡,气泡对液体的流动要产生阻力,当气泡达到一定数目后,有可能将管子堵住,这种现象称为气体栓塞.     

高频脉冲管制冷机内部交变流动的实验研究

实验测量了脉冲管制冷机实际工作过程中的动态速度波和压力波,得出了小功率情况下及制冷机降温过程中速度和压力波动的幅值和相位的一些规律,对脉冲管制冷机内部气体交变流动的研究和数值模拟以及制冷机的设计具有参考价值.     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

严重段塞流顶部节流作用下的流型及其转变

严重段塞流是常见于海洋石油工业集输-立管系统中的一种有害流型,而立管顶部阀门节流是抑制和消除严重段塞流的有效方法。本文实验研究了对严重段塞流采取节流操作所引起的流型及其转变特性,结果表明,随着阀门开度的减小,节流阀压降增大,背压升高,很大程度上抵消了下倾管内封闭气体的压力,从而抑制了下倾管内气体体积的膨胀,导致下倾管内的大量气体无法在短时间内快速连续地进入立管,而只能以大气泡或小气泡群的形式间歇进入立管,促进了弹状流和泡状流的形成。考虑了气液流速对节流阀压降的影响,建立了节流作用下S型立管内气液稳定流动边界,与实验数据吻合良好。     

旋流器位置对超音速分离管内部流场影响的研究

超音速脱水分离是基于气体动力学和传热传质理论提出的-种新型天然气脱水净化分离技术。该技术采用超音速分离管,使多组分的高压天然气膨胀、提速、旋转,降温,其中的水蒸气及可凝组分发生相变成为液相并被分离出来。旋流器是超音速分离管中决定天然气脱水性能的关键部件,其在分离管内的位置会对管内流场产生重要的影响。本文借助CFD软件(FLUENT)模拟分离管内的高速流动,对比四种不同旋流器位置的超音速分离管流动过程中温度、压力和速度的变化,通过分析数值结果可以得出在相同的压损比下采用旋流后置-Ⅰ型超音速分离管可以获得更大的温降。     

管板式大功率横流CO2激光横模测量及数值模拟

为了提高激光稳定性和激光加工质量,实验测量了大功率横流CO2激光横模,并理论分析了横模形成机理。针对大功率横流CO2激光器管板式电极结构,由麦克斯韦方程给出电场的横向分布,并通过数值计算得到了激光强度的横向分布。实验结果与数值模拟得到的激光能量分布基本一致。结果表明,在给定放电电压条件下,电极结构和气体流动速率决定了激光横模峰值大小,激光峰值的横向位置取决于气体流动的速率。     

轴流式涡流管内三维流场的大涡模拟

根据涡流管内可压缩气体的强旋转运动是导致涡流管能量分离的根本原因,提出了在涡流管内加入一个"X"型导流片迫使气流产生强旋转运动,使其进气方式变为轴流式。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了轴流式和切流式涡流管内部气体流动的三维大涡数值模型,对其内部气流流场进行了数值模拟。数值模拟结果表明:"X"型导流片可以改变轴向进入气体的运动方向,使气体产生高速旋转运动,得出"X"型导流片的叶片夹角为θ=120°时,气体的旋转效果最好;大涡模拟可以较好地模拟涡流管内气流的三维流场。     

真空规管对低温容器残余气体影响的实验研究

以高真空多层绝热低温容器为研究对象,利用残余气体分析仪研究冷阴极真空规管、热阴极真空规管以及热阴极真空规管不同放置位置对低温容器真空夹层内残余气体的影响.结果表明:冷阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响几乎是可以忽略不计的;热阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响较大,热阴极的灯丝和残余气体之间存在化...     

螺旋盘管腔式太阳能吸热器的热力耦合特性

螺旋盘管腔式吸热器在塔式和碟式太阳能热利用中都有广泛的应用。聚集热流的非均匀性导致吸热器内产生温度梯度,从而在管内产生热应力,导致吸热管变形,而当温度梯度足够大时,热应力会导致吸热管破坏,严重影响吸热器的寿命。本文以四种气体工质为传热介质,基于CFD分析得到气体在吸热器中的管内流动情况及管壁的温度场分布,再将管壁得到的温度场直接加载到热应力分析模型中得到螺旋管的热应力分布。     

螺旋扁管管内沸腾流动与传热特性研究

以空气、水为工作介质,通过两者在螺旋扁管管束中流量、压降、温度等的变化,研究气液两相流在螺旋扁管中沸腾的流动和传热特性。通过努塞尔数、传热系数等的变化,说明螺旋扁管换热器两相流动条件下的流动特点。在定液相质流量的条件下,沿程阻力随着质量含气率的增加呈现周期性变化。随着不凝性气体的逐渐增加,沿程阻力首先先上升,随后下降,接着又保持上升的趋势。将含气率范围扩展至10%左右,得到了相应热工参数随不凝气体的变化规律。对两相沸腾传热及流动特性相应关联准则数进行拟合,得出准则方超相对误差在10%之内。     

气举消除严重段塞流方法的实验研究

在模拟集输-上升管路系统的实验装置上,对消除严重段塞流现象的气举法进行了实验研究.实验结果表明,采用上升管下部注气的方法可以消除严重段塞流现象,实现管道出口气液的稳定流动,减小系统的最高压力,同时可以防止上游水平管内出现高频率的长液塞流动.分析发现,当注入气体流量增大到上升管中流型转变为块状流型时就可以消除严重段塞流现象,而气举法所需的最佳注入气量可以采用流型图来判断和计算.     

微尺度气体流动特性实验研究

现有关于微尺度下气体流动特性的文献结果差异很大,甚至互相矛盾.文中提出入口效应以及充分发展段的流动特性与常规尺度的差异可能是影响微尺度下气体流动特性的关键因素.搭建了单相气体流动特性实验研究系统,针对这一影响因素对气体流动特性的影响规律进行了系统分析,证实了上述结论,发现微尺度下充分发展段流体的摩擦阻力明显小于常规理论预测值.针对微尺度下气体流动特性进行了系统分析.     

循环流动的高功率放电激励连续波CO_2激光器

放电激励、高速循环流动的对流冷却连续波CO2激光器,其输出功率已达1千瓦/米以上,远远超越了气体不流动的扩散冷却激光器70瓦/米的限制.这主要是气体流动的结果.本文分析气体流动的作用并对这类激光器的现状作一概述. 一、气体高速流动的作用 气体高速流动的作用可归纳为下列四个方面.1.使气体冷却 设放电区域垂直气流方向的截面为A,在气流方向上的宽度为△x,因放电造成△x两个端面上的气体温升为△T,放电输入功率为PE,激光器效率为η,则有其中Cp是气体的定压比热,ρ是气体密度,u是流速,v=A△x是放电区体积.从(1)式得 凸T一WAillL.(2) …     

球形落管试样的冷却及重力水平研究

本文从传热、流体流动的角度，对不同直径的球形落管试样，在不同气体介质及不同压力的落管中自由落下时的冷却凝固时间、过冷度及重力水平做了计算分析，并对运用落管进行金属及合金的微重力与无容器模拟研究中的一些问题作了讨论．     

具有流动和侧向Helmholtz共振器的驻波管内声场研究Ⅱ.实验验证及结果讨论

利用建立的具有流动和侧向Helmholtz共振器的驻波管的实验装置,成功地证实了作者所作的理论分析,包括有流动驻波管和Helmholtz共振器连接处的间断条件、驻波管末端的反射条件、切向流时Helmholtz共振器声阻抗,并实验确定了末端修正系数和等效半径系数。接着,应用理论分析和实验得到的结果讨论了流动对Helmholtz共振器性能和驻波管声场的影响,结果表明,流动会降低一些消声效果,但在具有流动的驻波管中采用Helmholtz共振器仍然是一种降噪的有效方法。