液体流动条件下毛细管管口气泡动力特性实验

通过对液体流动条件下毛细管管口气泡生长及脱离过程进行可视化实验.分析了毛细管管壁浸润性,液体流速以及气体流量对气泡生长脱离过程的影响.实验结果表明:随着液体流速的增大,液体对气泡的横向剪切力增大,气泡的脱离周期减小,气泡的脱离直径也随着减小.同时,实验还发现随着气体流量的增大,使气泡生长动力增大,气泡的脱离周期减小;另外,实验还揭示出毛细管管壁浸润性的改变,将导致气泡生长过程中气固液三相接触线发生径向迁移.     

不同管口浸没方式下气泡运动特性实验研究

为了对比研究不同管口浸没方式下气泡的运动特性,通过可视化实验揭示了顶部、侧部和底部三种管口浸没方式下的气泡上升运动过程,得到了气泡形状、等效直径、位移、速度以及高宽比的变化规律,通过获得相邻气泡质心间垂直距离定量表征了气泡在上升过程中的紊乱程度。研究结果表明,顶部管口浸没方式下的气泡形态明显区别于侧部和底部管口浸没方式,其气泡高宽比变化相对较稳定;随着进气流量的增大,气泡间的碰撞几率逐渐增大,其运动紊乱程度加强;气泡上升呈现出直线形、折线形和螺旋形运动轨迹;折线形运动轨迹下的气泡水平位移、气泡速度随上升高度的增加均呈现出较为明显的周期性波动;直线形轨迹下的气泡水平位移以侧部浸没方式下为最大;折线形运动轨迹下的气泡水平速度变化幅度以顶部浸没方式下为最大;螺旋形运动轨迹下的气泡垂直速度变化以底部浸没方式下最为剧烈。     

滞止流体中毛细管管口气泡生长及脱离的可视化实验

本文采用高速摄影仪对滞止流体中毛细管管口的气泡生长和脱离过程进行了可视化实验研究.实验结果表明:气泡生长脱离过程包括生长初期、快速生长期,缓慢生长末期等三个区域,气-液相界面的接触角随之产生相应的变化.随着毛细管管径的增大,气泡的脱离直径随之增大,生长脱离周期减小;气流量越大,气泡脱离直径越大,生长脱离周期越小;注气室容积变化对气泡的脱离直径影响很小,但随着注气室容积增大,气泡的生长脱离周期增大.     

DMFC阳极CO_2气泡生长及脱离特性研究

通过对竖直放置直接甲醇燃料电池水平流道内扩散层壁面上CO_2气泡的受力分析,建立描述气泡生长动力学方程,获得CO_2气泡生长速率和气泡脱离直径的计算方法。计算结果表明:CO_2气泡生长和脱离主要受浮力、曳力、剪切升力和表面张力的控制;气泡生长速率随电流密度和接触环直径的增大而增大;甲醇溶液流速增加,气泡脱离直径变小,且流速对气泡脱离直径的影响随接触环直径减小而变大;电池放电电流密度的变化对气泡脱离直径几乎没有影响;温度和甲醇浓度增加,均使气泡脱离直径略有减小;扩散层表面润湿性越好,气泡的脱离直径越小。     

过冷流动沸腾气泡生成状态的可视化实验研究

采用CCD高速摄像技术和数字图像处理技术,针对各种操作条件和加热面结构下的过冷沸腾气泡生成状态进行了可视化的实验研究。讨论了流场、主体温度、热流密度、加热面结构、加热面材质等对过冷沸腾传热的影响。结果显示,随主体流量增大,气化核心密度和气泡Satuer直径呈减小趋势,但当流量增加到一定程度,两者均变得与主体温度无关;随热流密度增加和过冷度减小,气泡S砒uer直径随之增加;加热面材质对气泡粒径无太大影响。根据试验数据和分析结论提出了沸腾气泡Satuer直径经验公式。     

Einstein制冷循环中气泡泵的试验研究

通过自行设计的可视化气泡泵实验装置,以氨水工质为研究对象,针对不同实验工况条件下的气泡泵的性能进行了实验研究。实验结果表明:气泡泵的液体流量随着提升管管径,沉浸比和加热功率有关,并且随着沉浸比和加热功率的增加而增大;沉浸比的增大而增大;气泡泵的效率也与沉浸比和加热功率有密切的关系:气泡泵的效率随着沉浸比的增加而增加,随着加热功率的增加表现为减小的趋势。     

小尺寸矩形槽道内气泡生长及运动特性

通过实验研究了液体流动条件下小尺寸矩形槽道底部由微孔注入的气泡生长及运动特性。结合RCD算法与形心提取算法,有效地跟踪了气泡生长及运动轨迹。实验结果表明:气泡的形成过程可分为生长和涌入两个阶段;随着气体流量的增大,后续小气泡的涌入加强,涌入持续时间更长,气泡形成时间增加,等待时间缩短;槽道中小气泡的堆积现象随气体流量的增大而愈加明显。     

气泡雾化喷嘴喷雾平均直径在下游流场中的分布

文利用激光衍射粒度仪对气泡雾化喷嘴下游流场进行了实验研究,主要分析了雾化颗粒直径随径向和轴向距离变化的趋势．由于喷嘴出口处气液两相流型和颗粒自身重量的影响,液雾颗粒沿径向呈现非轴对称分布;而液雾颗粒直径随着轴向距离的增加呈现先减小、后增大的趋势,颗粒直径的减小是大量气泡爆炸的结果,而后的增加则是由于颗粒之间的相互粘结造成的。     

离子液体液滴在加热平板上的铺展特性研究

采用FLIR红外热像仪对离子液体及其水溶液液滴撞击加热平板后的表面温度分布进行研究,分析了液滴铺展直径随平板加热温度及加热时间的变化规律。结果表明:随着液滴与平板加热时间的增加,液滴表面温度分布均由凹状分布变化至均匀分布;随着平板温度的增加,液滴表面温度增加。随着加热时间的增加,水液滴直径缓慢减小,并在某一时刻急剧降低;而对于60wt%离子液体液滴及纯离子液体液滴,液滴直径反而缓慢增加并趋于稳定。随着加热温度的增加,水液滴直径急剧降低的时刻点前移,对于60wt%离子液体溶液液滴,液滴直径变化规律不明显,而对于纯离子液体液滴,液滴直径逐渐增加。     

爆炸深度对浅水爆炸气泡脉动的影响

考虑水面和水底的影响,采用ALE算法构建浅水爆炸全耦合模型,运用LS-DYNA对不同爆炸深度下的浅水爆炸进行数值模拟,通过与COLE经验公式对比,验证了模拟的可靠性。考察了不同爆炸深度下气泡脉动的形态及荷载特性,并分析了爆炸深度对浅水爆炸气泡脉动的影响。结果表明:随着爆炸深度增大,气泡脉动受自由面和重力的影响减小,受静水压力和边界面的影响增大,气泡收缩时产生的射流方向由向下逐渐转变为向上,气泡最大半径到达时间和脉动周期亦增大;比冲量随水深增大而增长的趋势先增强后减弱,当爆炸深度靠近水底时,荷载分布基本趋于一致,但荷载沿传播距离的衰减速度随着爆炸深度增大而变缓;危险爆炸深度随测量深度增大而增大的趋势先陡后缓,至趋近水底面后基本不再变化。     

对流梯形微通道内气液两相流动的数值研究

采用VOF方法,对梯形微通道内不可压缩气液两相流动进行了数值模拟研究,详细分析了气泡形成过程,以及当量直径、截面形状、液体表面张力和粘度等对气泡液柱形成过程和长度的影响,拟合出微通道气泡液柱长度计算公式。结果表明:气泡液柱的长度受表观气速和表观液速的影响较大;表面张力对气泡尺寸的影响较小,当液体粘度增加为水粘度的10倍时,形成的气泡形状不规则。增大表面张力,形成气泡的时间增加;增大粘度,形成气泡的时间减小。     

深水域近水面水下爆炸水柱形态及演变实验研究

 为研究不同起爆深度的水下爆炸水柱形态及演变特征,进行了1 kg球形RDX装药在不同起爆深度下的海上爆炸实验,通过高速摄像机记录装药起爆后水柱的形成和成长过程,获得了喷射水柱形态的演变特征以及水柱高度、直径、水柱突出水面时间等参数的变化规律,并与Cole、Hole和Swisdak等人的研究结果进行对比分析。研究结果表明：对于深水域近水面水下爆炸,水柱以垂直喷射形态为主,当气泡在膨胀阶段到达水面时水柱存在微弱的径向飞散现象;水柱最大高度随起爆深度呈脉动变化,水柱直径随起爆深度线性减小;Swisdak关于水柱最大高度的计算公式不适用深水域近水面水下爆炸情况。     

含水天然气喷射装置性能的数值模拟

本文针对天然气喷射装置在低压气带水情况下的运行特性进行了数值模拟,获得了超声速喷射装置在气液两相运行时装置的性能变化规律。计算结果表明:低压气流量随着水滴质量流量的增加而减小,引射比随着水滴质量流量的增大而减小;低压气流量随着水滴直径的增加而逐渐减小,但当水滴直径大于20μm时,低压气流量基本保持不变,引射比变化规律与低压气流量的变化规律基本一致。本文工作对天然气引射装置的设计和实际运行具有重要指导意义。     

PAG润滑油对小通道内CO2气泡核化及脱离的影响

为了探究润滑油PAG(Polyalkylene Glycol)对二氧化碳气泡核化脱离的影响,采用Matlab软件模拟分析了不同油浓度下CO_2/PAG混合物形成气泡所需的液体过热度、气泡的临界半径、气泡的脱离直径及气泡的脱离频率,研究了PAG的浓度对气泡核化及脱离特性的影响。结果显示:在油浓度为0—5%,蒸发温度为-15℃—15℃的工况下,PAG润滑油浓度越大或蒸发温度越低时,形成气泡所需的液体过热度就越高,气泡的临界半径越大,气泡越不易形成,同时气泡脱离直径变大,气泡脱离频率减小,气泡不易脱离,且润滑油浓度越高,越不利于沸腾换热。     

矩形微通道内两相流流阻压降特性的可视化研究

以去离子水和质量分数为0.3%的水基纳米流体为工质,在当量直径为1.241mm的矩形微通道内进行了两相流流动沸腾的实验研究,并借助高速摄像仪对矩形微通道内流型随着质量流量及热流密度的变化进行了观察分析。实验结果表明:单位长度上的两相摩擦压降会随着质量流速的提升而提高;单位长度上的两相摩擦压降会随着热流密度的增大而升高;减小质量流速和提高其热流密度均会加快气泡的产生并提高气泡的脱离直径,当热流密度增大到一定程度时,通道内几乎为环状流与液态单相流交替出现,且环状流占周期中的较长时间。     

甘油液滴与水平固壁面碰撞力的试验研究

本文通过搭建液滴碰撞试验台,研究了甘油液滴分别撞击干燥水平壁面和带液滴壁面时碰撞力随时间的变化规律。研究结果显示:液滴撞击干燥壁面时,碰撞力峰值随碰撞速度与液滴直径的增大而增大;不同液滴直径与碰撞速度下的无因次碰撞力-无因次时间曲线明显贴近,无因次碰撞力峰值随液滴雷诺数增大而具有下降趋势;撞击带液滴壁面会使碰撞力峰值减小,碰撞力持续时间延长,液滴撞击带液滴壁面与干燥壁面的碰撞力峰值之比随碰撞速度增加先减小后趋于平缓。     

两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素的实验研究

为了进一步提高能源利用效率和实现其空冷化,在双效溴化锂吸收式制冷系统中利用两级气泡泵代替溴化锂吸收制冷系统中传统的机械溶液泵。本文重点对两级溴化锂气泡泵的泵起时间及其影响因素做相关的实验研究,并得出以下的主要研究结果:1)对于不同的管径,两级气泡泵的泵起时间随着加热功率、浸没高度、工质浓度的变化趋势是基本一致的;2)加热功率越大越有利于气泡泵的泵起;3)随着浸没高度的增大气泡泵的泵起时间逐渐减小;4)工质浓度的增大也会使气泡泵的泵起时间增大,但当溴化锂溶液浓度大于54%后影响不明显;5)一级气泡泵的气液成分及中间溶液的闪发一定程度上影响两级气泡泵的泵起时间,因而造成局部区域与上述规律的偏离。     

三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究

利用CFD软件数值研究了颗粒三维有序堆积多孔介质的对流换热问题. 采用颗粒直径分别为14 mm,9.4 mm和7 mm的球形颗粒有序排列构成多孔介质骨架,在多孔骨架的上方有一恒热流密度的铜板. 采用流固耦合的方法研究了槽通道内温度分布和局部对流换热系数的分布以及对流换热的影响因素. 研究结果表明:热渗透的厚度和温度边界层的厚度在流动方向上逐渐增大,并且随流量的增加而减小;当骨架的导热系数比较高时,对流换热随颗粒直径的减小而略有增大;对流换热系数随聚丙烯酰胺溶液浓度的增大而减小,黏性耗散减弱了对流换热. 关键词： 多孔介质 温度场 局部对流换热系数 数值模拟     

可压缩液体中气泡的声空化特性

利用新提出的Gilmore-NASG模型,在考虑液体可压缩效应的边界条件下,研究了可压缩液体中气泡的声空化特性,并与利用原有KM-Vd W模型计算得到的结果进行了比较.结果表明,相比于KM-Vd W模型,由于Gilmore-NASG模型采用新的状态方程来描述气体、液体以及由可压缩性引起的液体密度变化及声速变化,所以用Gilmore-NASG模型得到的空化气泡的压缩比更大、崩溃深度更深、温度和压力峰值更高.随着驱动声压幅值的增大,两种模型给出的结果差别愈加明显,而随着驱动频率的增大,两种模型给出的结果差别逐渐减小.这表明,在充分考虑泡内气体、周围液体在不同温度和压强下共体积的变化所导致的介质可压缩特性下,气泡内的温度和压强可能达到更高值.同时, Gilmore-NASG模型还预测出了气泡壁处液体的密度变化、压力变化、温度变化以及液体中的声速变化.因此, Gilmore-NASG模型在研究高压状态下气泡的空化特性以及周围液体对气泡空化特性的影响方面具有优点.     

水泥密度和套管尺寸对油井套管波的影响

通过数值模拟结合实验测量,研究了第一、第二界面胶结良好情况下套管井内的声场,考察了水泥密度、套管直径及其壁厚对套管波幅度的影响,并将部分数值模拟结果与实验结果进行了对比.结果表明,套管波幅度随固井水泥密度增大而减小,低密度水泥和常规密度水泥固井时所得到的套管波幅度相差较大;因此,进行固井质量评价时对不同密度的水泥应采用不同的评价标准.当套管直径不变而壁厚增大时,套管波到时不变而幅度增大;当套管壁厚不变而直径增大时,套管波到时延后而其绝对幅度减小.对油田中常用的三种套管,在大型号套管中所得到的套管波的相对幅度也较大.另外,数值结果中套管波相对幅度随水泥密度的变化规律与实验测量结果基本一致.