收缩扩张管内液氮空化流动演化过程试验研究

本文基于低温空化试验平台研究了收缩扩张流道内液氮非定常空化流动的演化过程. 试验采用高时空分辨率的高速摄像机对77 K液氮在不同空化数σ下空穴结构的演变进行了精细化的分析和研究. 利用试验得到的空穴长度和面积等数据, 定量分析了液氮空化流动的非定常特性与时空演变规律. 研究结果表明: (1)在相似来流速度和温度条件下, 随着空化数的减小, 液氮空化流动呈现四种典型流型, 空穴长度在2.5 h以内为初生空化、空穴长度在2.5 h ~ 7.5 h之间为片状空化、空穴长度在7.5 h ~ 15 h之间为大尺度云状空化, 空穴长度超过15 h为双云状空化, 且在大尺度云状空化和双云状空化阶段均捕捉到了回射流现象; (2)液氮空化流动从初生空化到双云状空化, 脱落空穴的尺度逐渐增大, 空穴面积脉动的幅值和准周期均有所增加. 同时, 在大尺度云状空化与双云状空化阶段, 喉口处堵塞效应对空化流动的影响显著增强; (3)相比于初生空化, 片状空化、大尺度云状空化以及双云状空化中脱落空穴的移动距离依次增加了0.97倍、2.65倍与2.68倍, 溃灭时间依次增加了1.18倍、3.59倍与4.47倍, 但溃灭速度依次减小了0.10倍、0.20倍与0.30倍. 除此之外, 对于双云状空化阶段, 存在两种显著不同的脱落空穴演化过程.      

振荡流热管可视化实验

本文通过振荡流热管可视化实验,研究热管传热性能与流型的变化。实验中可观察到,振荡热管内工质运动通常处于“间歇-振荡”交替运行的状态。随加热功率的增大,间歇时间所占比例逐步减小。随着加热功率的增大,热管内的流型也发生相应变化,实验中主要观察到了泡状流、塞状流、环状流、局部波状流等多种流型。汽泡的生成、长大、聚合、分离和湮...     

油水两相在不同展角裂缝中的水平流动特性

在缝宽7 mm、缝展198 mm、缝长3000 mm的裂缝中,选择缝展方向与水平方向成0°、45°和90°展角布置,研究了裂缝展角对油水两相流水平流动特性的影响,并与圆管中的油水两相流进行了比较.研究表明,展角对油水两相流的流型有一定影响,对混合度系数与有效黏度则影响不大,对"水包油"和"油包水"相态逆转的发生影响不大.对应于相同的流速和含油率,不同展角裂缝以及圆管中的油水两相流,其有效黏度几乎相同.     

重力热管喷涌不稳定性调控判据

重力热管内的两相流型对其工作特性有着至关重要的影响.本文借鉴垂直圆管内两相流型转变的实验研究结果和近饱和自由降膜流始发沸腾的观测结论,通过简化分析,给出重力热管蒸发段内由泡状流向弹状流过渡的流型转变判据.在低饱和蒸汽压和高过冷度下,这种流型转变将导致周期性振荡的两相流不稳定性,这就是喷涌不稳定性;因此,流型转变判据也就是喷涌不稳定性调控判据.文中还结合数值计算实例,指出影响流型转变的重要因素.     

矩形微通道中气–非牛顿流体两相流实验研究

本文通过实验研究了空气与非牛顿流体在小尺寸矩形微通道中的两相流动特性,给出了在不同气液两相流速下的流型图。同时比较了气液两相流速,液相黏度,表面张力,微通道尺寸对各流型分布区域以及Taylor气泡/液柱长度的影响。发现气液两相流流速变化对流型区域的影响极为明显,而黏性力和表面张力只是在局部范围改变了流型分布。Taylor气泡长度随气液两相流速比增大而增大,随液相黏度及表面张力增大而减小。液柱长度随液相黏度增大而增大,随两相流速比及表面张力增大而减小。最后,我们给出了基于无量纲数JG/JL,Re和Ca的Taylor气泡/液柱长度预测公式,公式预测结果与实验结果基本一致。     

水平管气液螺旋流流型辨识及压降波动研究

本文通过实验研究了水平管中叶片式起旋器引发的气液螺旋流流型及压降规律。采用背光成像法拍摄了流型并记录了压降波动情况。在该实验范围内观察到4种气液螺旋流流型:螺旋泡状流、螺旋气柱流、螺旋间歇流和螺旋环状流,并结合压降的概率密度函数(PDF)曲线图分析了各流型特点。同时研究了来流雷诺数及相分布对起旋器下游螺旋流流型的影响,发现气液相雷诺数的大小是流型转变的关键,另外,来流气液相分布也会影响起旋器下游流型。最后基于流型及压降波动的PDF分布,绘制了起旋器出口附近的螺旋流流型图,并与已有流型图进行比较。     

基于格子玻尔兹曼的两相闭式环路热虹吸研究

两相闭式环路热虹吸(CLTPT)形成定向循环的动力来源是重力在蒸发器和冷凝器之间形成的压力差。本文通过修改Gong-Cheng相变LBM模型中重力项计算方式,成功模拟了CLTPT在沸腾和凝结相变共同作用下产生的自驱动现象,揭示了不同充液率下的多种两相流型的存在。发现对于本文设计的热虹吸管结构,在初始状态液相覆盖全部蒸发段的前提下,充液率越小,CLTPT的周期性越复杂,越难达到稳定运行状态,系统自循环时均质量流量更小,同时蒸发段时均温度更低。     

气固两相流中流型和电荷分布的可视化研究

提出了一种非侵入式同时测量气固两相流型和电荷分布的可视化测试方法。数值仿真结果表明,ECT提供的介电常数分布信息可用于修正实际流型下的EST电荷灵敏场,降低了电荷分布反演的不确定性,EST的图像重建误差有所减小,有效的提高了电荷分布反演的精度。将该测试方法分别应用于粉体重力输送系统和高压密相气力输送系统,结果表明重力输送试验中颗粒浓度大的区域电荷密度值较大,而在气力输送试验中,颗粒浓度大的区域,电荷密度值反而较小,且随着管内煤粉颗粒浓度的增加,粉体总的电荷强度值减小。