螺杆槽道内气液两相流流型及压降特性研究

本文应用高速摄像技术对螺杆槽道内气液两相流的结构特征进行可视化研究。分析了螺杆槽道内三个视角下的气液两相流型图的变化趋势,并将螺杆槽道的气液两相流型图与Taitel流型图的流型转换边界进行对比分析。在均相流一维的压降计算模型的基础上,本文通过实验数据拟合得到螺杆槽道全液相摩阻倍增系数,分析质量含气率及液体流速对螺杆槽道压降的影响。     

双路离心式喷嘴的实验与数值模拟

通过实验与数值模拟方法开展了双路离心式喷嘴的研究。实验测量了喷嘴主、副油路在不同压力下的雾化锥角与流量特性,拍摄了喷嘴在典型工况下的喷雾场照片。数值模拟采用VOF(Volume-of-Fluid)两相流模型来模拟喷嘴内气液两相流流动,较好地模拟出喷嘴内的空气涡与喷雾锥角,所得到喷雾锥角与实验结果吻合较好。通过实验与数值模拟相结合的方法验证了双路离心式喷嘴的雾化性能,从而为双路离心喷嘴的设计和性能预测提供了理论基础。     

螺旋管内气液两相流摩擦压降计算方法新探

通过理论分析与数学推导,提出一种新的适用于管内气液两相流摩擦压降计算的模型。根据该计算模型,对螺旋管内水-水蒸气沸腾两相流摩擦压降实验数据进行关联,发现基于一种螺旋管实验数据所建立的摩擦压降关联式,在螺旋几何参数修正的条件下,能准确地预测相近工况范围内另一种螺旋管内的两相流摩擦压降;与不同学者的实验数据和关联式进行比较,本文关联式呈现出较好的综合预测性能。本文的模型在一定程度上揭示了不同螺旋管内两相流摩擦压降实验结果之间的内在联系,从而拓宽了关联式的适用范围,可以进一步推广应用。     

双流程吸收塔内流型的PDF和PSD对比研究

针对双流程吸收塔进行了动态反应的冷态实验研究.实验结果显示,双流程吸收塔内的实际床层高度随着浆液喷射压力、液气比和烟气流速的增大而提高;床层平均压降随着气相雷诺数、液气比和浆液流量的提高而增大.利用PDF法和PSD法对双流程吸收塔内气液两相流动的流型进行鉴别,得到了吸收塔内流动形态的详细变化过程;并初步实现了PSD法对...     

气液段塞流气弹区相界面结构理论研究

根据气液段塞流气弹区相界面结构特征将气弹分为气弹头、气弹体、水跃面和气弹尾四部分,并根据各自的流动和界面结构特征分别进行模化,建立了描述不同倾角的圆管内气液段塞流气弹区相界面结构的一维理论模型.该模型的计算结果表明气液混合Froude数、管道倾角和气弹长度显著影响气液段塞流气弹区相界面结构,计算与实验结果吻合良好.     

Y型微通道气液两相流的数值模拟

针对Y型微通道气液两相流的数值模拟,建立了适用于微通道气液两相流的计算模型,采用CFD方法对微通道内流体的流动进行了数值研究,分析了微通道内流动状态、气泡形状以及生成周期,模拟了Y型微通道气液两相流弹状流的形成过程,并对弹状流的压力、速度、壁面剪切应力的分布、变化趋势及原因进行了深刻剖析,揭示了弹状流流动规律,为进一步加强弹状流应用打下基础,为微通道中的气液两相流动提供了可靠的理论依据。     

零净液流量两相流持液率与阻力特性研究

分别以牛顿流体和非牛顿流体为液相，研究了垂直管中零净液流量气液两相流的流动特性。提出了零净液流量气液两相流动模型，应用这一模型计算了零净液流量气液两相流的持液率和压力降，模型计算结果与试验结果相符。研究结果表明，零净液流量气液两相流与常规气液两相流相比具有特殊性，表现为其持液率仅由质量平衡方程控制，其摩擦阻力压力降为负值。     

波纹管内R113降膜流动特性的结构影响研究

为设计适用于有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用FLUENT VOF法建立了气-液两相逆流流动CFD模型,对氟利昂(R113)波纹管内气液两相逆流降膜进行数值模拟,研究了管长、波峰、波间距对波纹管内降膜流动的影响。研究结果表明:在一定喷淋密度下,液膜稳定性随波纹管长的增大而降低,液膜的波动性随波纹管长的增大而增强,当管长小于某个值时,液膜沿壁面均匀分布,存在最佳管长;波间距越大,液膜波动越强,增加波间距能够增加液膜稳定性;波峰越大,液膜沿管长方向的变化越剧烈,减小波动幅度可以增加液膜均匀性。     

空气雾化喷嘴内液膜厚度研究

本文对液膜式空气雾化喷嘴内液膜厚度的特性进行了研究.从理论分析上简化了薄剪切层方程并求解得液膜厚度关系式,从而得到影响膜厚的流动参数及结构尺寸参数.又从大量实验中验证了理论关系式并得到这些主要参数对膜厚关系的经验式.此外,对气、液旋量的影响也做了实验研究并得结论.由于本文探索成功用电阻法测水膜厚度及用电容法测油膜厚度,使得对喷嘴内膜厚的研究得以成功.     

直接甲醇燃料电池阳极流道两相流动的拟沸腾模型(I)流动压力降的计算

本文分析了直接甲醇燃料电池阳极流道中存在的气液两相流动现象。通过与传统加热管中流动沸腾现象进行比拟,首次提出了“拟沸腾”的概念,建立了气液两相流压力降模型。基于在建的活化面积为100 cm2的DMFC极板的蛇行流场设计,计算了阳极流道的压力降,分析了各分压力降对总压降的影响。计算结果表明:对于小活化面积的电池,在小电流密度下运行时,流道中扩散层表面的“非活化点”处滞留的气泡核心对主流有较大的附加摩擦阻力作用。     

液体横向射流在气膜作用下的破碎过程

为了研究液体横向射流在气膜作用下的破碎过程,采用背景光成像技术及VOF TO DPM方法进行了实验研究和仿真研究,模拟介质为水和空气.研究结果表明,液体射流在气膜作用下主要存在两种破碎过程:柱状破碎和表面破碎.Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性产生的表面波是液体射流发生柱状破碎的主要原因,气流穿透表面波的波谷导致射流柱破碎,破碎后的液丝沿流向逐渐发展呈带状分布.Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性产生的表面波是液体射流发生表面破碎的主要原因,液丝和液滴从射流表面剥离.局部动量比对液体横向射流的破碎过程具有重要影响,当局部动量比较低时,液体射流的破碎由K-H不稳定性主导;随着局部动量比的增大液体射流的破碎逐渐由R-T不稳定性主导.液体射流的破碎长度及穿透深度均随局部动量比的增大而增大.     

气力提升系统气液两相流数值模拟分析

污水处理、油田采油、液态金属冷却反应堆和磁流体动力转换器等领域采用气力提升系统有其显著优势.由于不同液体介质与气体介质密度对气力提升系统性能影响较大,因此本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、k-ω剪切应力输运湍流模型数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升系统内气液两相流动行为,分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度的变化规律.研究结果表明:1)氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升管内液体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率越高;2)空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升管内气体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率峰值越小;3)提升管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小.本文研究成果为污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆和磁流体动力转换器等应用领域的气力提升技术的优化提供科学的理论基础.     

Wavy liquid film in the presence of co- or counter-current turbulent gas flow

The wavy downflow of a viscous liquid film in the presence of the turbulent gas flow was analyzed theoretically. Two-dimensional stationary running waves are calculated in a wide range of Reynolds numbers of liquid and gas. Hydrodynamics of liquid is calculated based on complete Navier-Stokes equations. The wave interface surface is considered as a small perturbation and equations in gas are linearized near the main turbulent flow. Different optimal downflow regimes are determined, and the main wave characteristics are compared in detail with and without the co- and counter-current gas flows. It is shown that at high velocities of the co-current gas flow, the calculated waves correspond to ripples observed in experiments.     

Analysis of the force action of a gas jet on the surface of a liquid

The results of theoretical and experimental investigations of the interaction of a gas jet with the surface of a viscous liquid are reported. Relations are derived for calculating the force exerted by the gas jet on the liquid surface. A dependence of the gas jet compression ratio in the nozzle outlet on the pressure in front of the nozzle is revealed. The values of the shape factor for the indentation formed by the gas jet on the surface of the liquid are determined for various diameters of the indentation and the distances between the outlet hole of the nozzle and the liquid surface. The theoretical conclusions formulated here are confirmed by the results of experiments.     

Interaction between phases in the liquid–gas system

This work analyzes the equilibrium between a liquid and a gas over this liquid separated by an interface. Various gas forms exist inside the liquid: dissolved gas molecules attached to solvent molecules, free gas molecules, and gaseous bubbles. Thermodynamic equilibrium is maintained between two phases; the first phase is the liquid containing dissolved and free molecules, and the second phase is the gas over the liquid and bubbles inside it. Kinetics of gas transition between the internal and external gas proceeds through bubbles and includes the processes of bubbles floating up and bubble growth as a result of association due to the Smoluchowski mechanism. Evolution of a gas in the liquid is considered using the example of oxygen in water, and numerical parameters of this system are given. In the regime under consideration for an oxygen–water system, transport of oxygen into the surrounding air proceeds through micron-size bubbles with lifetimes of hours. This regime is realized if the total number of oxygen molecules in water is small compared with the numbers of solvated and free molecules in the liquid.     

声场中气泡运动的混沌特性

以水为工作介质,考虑了液体的可压缩性,研究了声场中气泡的运动特性,模拟了声波频率、声压幅值、气泡初始半径以及液体的表面张力和黏滞系数的变化对气泡运动状态的影响. 分析了空化处理效果与气泡运动状态之间关系. 结果表明:气泡运动处于混沌状态,是提高声空化降解有机污染物能力的最重要因素. 关键词： 声空化 混沌 相图 功率谱图     

Drop splashing on a dry smooth surface

The corona splash due to the impact of a liquid drop on a smooth dry substrate is investigated with high-speed photography. A striking phenomenon is observed: splashing can be completely suppressed by decreasing the pressure of the surrounding gas. The threshold pressure where a splash first occurs is measured as a function of the impact velocity and found to scale with the molecular weight of the gas and the viscosity of the liquid. Both experimental scaling relations support a model in which compressible effects in the gas are responsible for splashing in liquid solid impacts.     

On the Mechanisms of Sonoluminescence in Polar and Nonpolar Liquids

Physics of Atomic Nuclei - The results of the estimation of the strength of the electric field that is formed in polar liquid near the liquid–gas interface of a collapsing gas bubble are...     

中能重离子碰撞中的同位旋分馏过程

利用同位旋相关的量子分子动力学模型研究了中能重离子碰撞中同位旋分馏过程.研究结果表明自由粒子中质比与碎片中质比的比值即同位旋分馏强度灵敏地依赖于对称势,而对同位旋相关核子–核子碰撞截面的依赖很弱.同位旋分馏对对称势的灵敏主要来自于气相部分,而液相部分对对称势不够灵敏.气相部分灵敏地依赖于对称势是直接造成同位旋分馏强度对对称势灵敏的主要原因.同时还讨论了各种液相部分的取法,其结果表明不同取法对以上结论的影响不大.因此理论结果与实验数据可以直接比较从而提取对称势的知识.并对引发同位旋分馏的动力学的起因进行了分析和讨论.