差压法测量两相流相含率的研究

本文通过差压式测量方法,对气液两相流中含气率及油水两相流中含水率的测量进行了深入的试验研究。通过水平及垂直上升段的结构组合,测量气液两相流中的含气率值,在对流型测量与分析的基础上,建立了不同流型下垂直上升段与水平段摩擦压降间的修正关系式,减小了测量误差;通过采用一缓流的垂直下降段,测量油水两相流中的含水率值,获得了好的结果。     

空隙波的传播与两相流相态非均质性研究

以每秒高达30000次的采集频率,应用电导探针测量气液两相流中空隙波的传播,对探针信号进行多尺度分析和频谱分析获得空隙波的波速,发现空隙波具有不同的波速并在稳定性曲线所包覆的拇指型区域内呈离散分布,甚至可逾越稳定性曲线。应用高速数字摄像对两相流的相态结构进行了观测,发现空隙波波速的多样性和随机的不稳定性根源于气液两相流复杂的细观非均质形态。     

突扩圆管内液-固两相流固体颗粒运动特性的DPM数值模拟

采用考虑颗粒碰撞的欧拉一拉格朗日数值模拟方法(DPM),对水平突扩圆管中液固两相流固体颗粒的碰撞过程进行了数值计算.在模型中,对液相采用欧拉法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟.采用硬球模型描述颗粒间的碰撞作用.计算结果表明,该模型可以真实地模拟液固两相流中固体颗粒运动的动态变化过程以及颗粒的非均匀分布特征,从单颗粒层次上提供颗粒的运动信息,这有助于深入研究液固两相流中固体颗粒的运动规律.     

垂直上升管中油水两相流流型辨识

基于运动波理论本文建立了垂直上升管中油水两相流运动波传播方程,计算得到了管内无仪器插入体情况下油水两相流运动波传播速度特性曲线,根据曲线特征确定了油水两相流过渡流型存在于持水率大于0.25并小于0.5区间,应用该流型辨识准则对Govier等实验观察到的油水两相流流型试验点进行了辨识,取得了较好对比效果。此外还使用Flores等击碎聚合机理性模型验证了本文的辨识流型图,并与之结合产生了更加细化的合成流型图。     

一种用于合成孔径雷达图像相干斑抑制的双边滤波参数配置新方法

基于最优折衷假设以及等效视数曲线和边缘保持指数曲线的单调特性, 提出了一种用于合成孔径雷达(SAR) 图像相干斑抑制的双边滤波参数配置新方法. 该方法与传统方法相比, 在计算时间相当的情况下, 灰度值近似方差精度提高一个数量级; 当灰度值近似方差精度相同时, 计算时间减少一个数量级.     

垂直下降管内两相流摩擦压降计算关联式评价

对内径范围为15 mm到65 mm的垂直下降管内的空气-水两相流的摩擦压降进行了实验研究。实验在常温下进行,实验压力为0.168~0.278 MPa,液相与气相的折算速度分别为0.127~2.349 m·s~(-1)和0.013~15.401 m·s~(-1),得到了1112个不同工况条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的实验数据点,并以本次实验数据为基础对现有文献中的两相流摩擦压降计算关联式进行了评价。研究发现:现有两相流摩擦压降关联式对本实验条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的计算精度随管径的增加而降低,且在弹状流与搅拌流条件下的计算值远小于实验值。     

相干态光场的位相统计性质

根据Pegg-Barnett位相定义，计算了相干态光场的位相概率分布函数，并且进行了数值模拟。研究表明在真空态时，位相分布曲线为一条直线；相干态下位相分布曲线表现为：均匀分布→泊松分布→均匀分布。     

PEMFC气体扩散层内PTFE含量及分布对气液两相流影响的LBM研究

基于数值重建的碳纸气体扩散层(GDL)三维微结构,采用格子玻尔兹曼方法(LBM)模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)GDL内的气液两相流,详细研究了聚四氟乙烯(PTFE)含量及分布对GDL内两相输运的影响。计算结果发现:PTFE非均匀分布(靠近气流通道侧含量更多)时GDL内更容易积水;PTFE含量较多时GDL内积累的液态水含量较少。基于计算结果推导了气液两相相对渗透率,分析发现:PTFE含量及分布对气相相对渗透率影响较小;液相饱和度小于0.8时,PTFE含量较低时液相相对渗透率较高,而当液相饱和度大于0.8时,PTFE含量较高时液相相对渗透率较高;与PTFE非均匀分布时相比,PTFE均匀分布时液相相对渗透率较高。     

部分流低温流体循环泵空化性能预测

为了对部分流低温流体(液氮)循环泵空化特性进行预测.基于软件ANSYS-FLUENT,计算选用Stardard k-ε湍流模型,Simplec压力耦合方式,进行空化前MRF模型定常计算,添加两相流参数,选取Singhal-et-al空化模型,添加两相参数,考虑液-气密度比对低温流体液氮泵内能量的传递和交换的影响,得到气液动量、质量和能量守恒方程,利用RNG k-ε湍流模型,Simplec压力耦合方式,对不同进液压力条件下,部分流低温流体(液氮)循环泵空化特性进行全流域空化数值计算.进行泵空化特性试验,在额定转速下,随着泵前流体压力的降低呈现的空化性能,数值计算与试验测得的泵头数值最大偏差在10%以内,曲线吻合性较好,泵内流场空化发生伴有显著的压头下降,空化过程增强,空化区变大,液相和汽相相互拖拽能力增强,空化核心区由叶顶背压部分扩散到整个流道,汽液界面不清晰,直至断流.本文采用的计算方法和研究结果为低温流体循环泵内部流体空化的诊断和性能优化提供了一定依据.     

高压汽水两相流孔板测量的研究

本文通过理论分析推导出一个计算两相流孔板压降的公式,可以方便地应用于高压汽水两相流流量和干度的单参数测量。公式计算结果与我校高压汽水试验回路上得到的试验数据吻合良好,试验压力为5.9～13.7MPa。     

直接甲醇燃料电池三通道蛇形阳极流场两相流研究

本文针对配备三通道蛇形阳极流场的液态进料直接甲醇燃料电池阳极两相流及电池性能开展了实验研究.液态进料的直接甲醇燃料电池阳极流床内会形成二氧化碳气泡与甲醇溶液构成的两相流系统,其两相流特性受到电池流道设计、运行工况和工作角度的影响,并同时影响燃料电池的性能.本文设计了三通道蛇形流场,通过可视化实验得到直接甲醇燃料电池三通道蛇形阳极流场内的两相流特性随电流密度变化的规律,并研究了燃料电池在不同旋转角度下的两相流特性和电池性能.实验结果表明:在不同的旋转角度下,电池都体现出较好的工作性能.     

摇摆条件下自然循环系统流量混沌脉动的检验与预测

利用替代数据法检验了摇摆条件下自然循环系统不规则复合型脉动的混沌特性, 并在此基础上进行混沌预测. 关联维数、最大Lyapunov指数等几何不变量计算结果表明不规则复合型脉动具有混沌特性, 但是由于计算结果受实验时间序列长度的限制和噪声的影响, 可能会出现错误的判断结果. 为了避免出现误判, 在提取流量脉动的非线性特征的同时, 需要用替代数据法进一步检验混沌特性是否来自于确定性的非线性系统. 本文用迭代的幅度调节Fourier 算法进行混沌检验, 在此基础上用加权一阶局域法进行混沌脉动的预测. 计算结果表明: 不规则复合型脉动是来自于确定性系统的混沌脉动, 加权一阶局域法对流量脉动进行混沌预测效果较好, 并提出动态预测方法. 关键词： 混沌时间序列 替代数据法 实时预测 两相流动不稳定性     

复合管道内液-固两相流浆体水击压强计算

对于单一管道的单相液体水击现象计算已经比较成熟,但是很少有对于复合管道的液固两相流系统的浆体水击 计算方面的报道。根据实际工程设计需要,提出了具有复合管道的液-固两相流浆体水击压强的计算方法。同时对某电厂 液一固两相流输灰系统浆体水击压强进行了计算与分析,提出了防止浆体水击的措施。     

倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的计算与液层高度的预测

分层流是气液两相流中常见的流动型式，分层流中液层高度是计算的基本数据，由于界面波的存在，对液层的测量和预测都很困难．Ｖｌａｃｈｏｓ提出了预测气液两相分层流液层厚度的关系式，但这一关系式并不适用于倾斜下降管气液两相流．本文提出了计算倾斜下降管气液两相分层流截面含气率的理论模型，在这种模型下得到的截面含气率和实验结果符合良好．在大量实验的基础上，考虑了倾角、管径、气液各相折算速度的影响，根据实验数据提出了预测液层厚度的关系式。     

参数对变截面内超音速两相流极限升压能力的影响

在建立变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算模型的基础上,对极限升压能力的影响因素进行了分析,定量计算了各影响因素对极限升压能力的影响,计算结果表明:极限升压能力随混合腔进出口截面积比增大而增大;随蒸汽压力升高而下降;随引流系数变化存在最小值;随进口低压水温的升高略有升高。这些对变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的设计和应用具有重要意义。     

稠密可压缩气粒两相流动中的等熵声速计算建模及物理规律

气体相与颗粒相混合流场的声速研究, 由于具有重要的基础理论价值与广泛的工程应用背景, 逐渐受到人们重视. 针对稠密可压缩气粒两相流动, 综合考虑颗粒相所占空间体积以及颗粒间相互作用, 推导给出了新的等熵声速计算公式; 新公式包含了已有的纯气体、稀疏气粒两相流情形的计算公式作为其特例, 一方面验证了公式推导的正确性, 另一方面说明新公式更具有通用性; 分析了不同颗粒质量分数条件下的声速变化规律, 相应结果与普朗特的理论分析符合, 特别对于稠密气粒两相流动工况得到了一些新的物理认识; 开展了颗粒间相互作用建模参数的物理分析, 揭示了其对气粒两相流动声速的影响机理. 本文取得的成果为稠密可压缩气粒两相流动研究以及相关工程应用提供理论支撑.     

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。     

不同重力条件下气/液两相流实验研究

利用俄罗斯“和平号”空间站进行了国际上首次长时间微重力（１０－５ｇ）条件下气／液两相流型实验,并利用实验装置旋转产生的低重力（０．１ｇ和 ０．０１４ｇ）条件进行了低重力对比实验．实验结果和现有模型进行了比较,并通过比较不同重力条件下气／两相流型的特征,得到了两个气／液两相流型非重力依赖性准则。     

管壁取样器分流比例调节及两相流量测量

分流比例的大小和波动范围直接影响到管壁取样分配器的体积大小和流量测量精度,为此开展了对气液相分流系数影响因素的理论分析,并在空气-水两相流实验环道上进行了实验研究.实验分配器主管直径为40 mm,管路中出现的流型包括分层流、波状流、环状流以及弹状流.通过改变取样孔数目以及分流回路安装阻力调节孔板研究调节前后分流系数的变化规律.研究发现,旋流型管壁取样分配器液相分流系数主要取决于取样孔总面积的大小,而气相分流系数大小主要由分流回路和主回路的阻力特性决定.     

基于非接触电导的气液两相流参数检测系统

研究了电容耦合式非接触电导检测技术(C~4D)应用于气液两相流测量的可行性,建立了一套基于非接触电导的毫米级气液两相流参数检测系统。利用所建立的系统,在内径为5 mm,9 mm的水平管上进行了气液两相流实验,获得了不同流型下的电导测量信号,并对段塞流、波状流、泡状流和环状流四种典型流型下的电导信号进行了分析与比较。研究结果表明,所建立的基于非接触电导的气液两相流参数检测系统是有效的,C~4D技术应用于气液两相流参数测量是可行的。不同流型下所获的电导信号特征均表现出明显差异,有望用于流型辨识。