垂直环空气液两相流流型的实验研究

针对国内外井涌理论中存在的问题，对空气－水、空气－泥浆两相流系统进行了实验研究，用垂直环空管流实验架，井眼数据测量与传输测系统，以及计算机实时数据采集系统，获取了大量实验数据。在此基础上，绘制了空气－水、空气－泥浆两相流的流型图，并利用回归分析的数学方法获取了空气－泥浆两相流泡状流向弹状流过渡的守渡区数学模型。     

垂直环空空气－泥浆气液两相流实验研究

对空气在垂直环空泥浆中流型分布规律及运移规律进行了研究，结果表明，气体在泥浆中流型分布与在水中流型分布相比差别很大，同样流型下气体在泥浆中的上升速度比在水中上升速度略低，但基本接近，然而二者的数学表达式却相差甚远．这是因为在同样的含气率的情况下，在空气－泥浆两相流系统中，从泡状流向团块状流过渡要比空气．水两相流系统中早得多．实验还发现，在常温常压且泥浆粘度高的情况下，空气泥浆两相流系统中不存在泡状流，气体含量小时即为弹状流，因此．气体在水中的流型分布规律及上升速度模型不能简单地用于泥浆作为液相的气液两相流中．     

垂直环空空气—泥浆气液两相流实验研究

对空气在垂直环空泥浆中流型分布规律及运移规律进行了研究。结果表明，气体在泥浆中流型分布与在水中相比差别很大。同样流型下气体在泥浆中的上升速度比在水中上升速度略低，但基本接近，然而二者的数学表达式却相差甚远。这是因为在同样的含气率的情况下，在空气－泥浆两相流系统中，从泡状流向团块状流过渡要比空气－水两相流系统中早得多。实验还发现，在常温常压且泥浆粘度高的情况下，空气－泥浆两相流系统中不存在泡状流，气     

水平并联管系统中两相流流量分配特性的可视性研究

在空气－水试验台上，对分配集箱入口装设加速管和不装设加速管的水平Ｕ型和Ｚ型集箱系统的两相流流量的分配特性进行了可视性研究．研究发现，水平并联管系统中的两相流流量分配与分配集箱内的流动状况有关；在分配集箱入口装设加速管后，两相流量分配特性有很大改善．     

气-液两相流通过孔板的阻力特性

气-液两相流通过孔板的局部阻力计算是工程设计中有待于解决的一个问题。本文就这一问题提出了一种新的模型,并在低压空气-水两相流试验台上进行了试验验证。结果表明,计算与实验符合得较好。作者又将计算值与高压蒸汽-水系统的实验数据作了比较后发现,该模型亦基本适用于高压蒸汽-水系统。因此,本文提出的模型有较广的适用范围,其精度也能满足一般工程计算的要求。     

管内油气两相流流量变化瞬态过程研究

为了给油气两相流管线的设计和运行的安全性提供参考依据,并为油气两相流瞬态模型研究提供检验数据,对流量改变引起的油气两相流瞬态过程进行了详细实验研究．实验系统的管路采用管径为２９ｍｍ,总长为１８ｍ的有机玻璃管道,由水平段、垂直上升段和垂直下降段三种管道布置组成;实验工质为３０＃机油和空气．在垂直下降段、水平段和垂直上升段设置测量段,测量压力、压降、含液率和流型;用微机数据采集系统实现自动连续采集,能得到流动参数快速变化的详细信息．该系统可同时采集１６路信号,采集频率为１ｋＨｚ．实验发现,增加气相流量时压力会陡然增加,超过最后的稳态值,出口流量也会出现瞬间峰值,增加液相流量和分别减小两相流量的操作不会引起超越稳态值的问题,因此在油气两相流管线的设计和运行操作时应考虑气相流量增加过程中出现的极大值超越稳态设计值所带来的技术问题．     

水平并联管系统中两相流流量分配的理论及实验研究

在空气－水两相流试验台上，对水平放置集箱的Ｕ型和Ｚ型并联管系统中的两相流流量分配特性进行了理论和实验研究，着重对水平并联管中两相流流量分配规律进行了理论上的分析和推导，得到了计算各支管流量的计算式，并用实验进行验证，其计算结果和实验结果符合较好，研究结果对两相流并联管束的工程设计具有重要的参考价值。     

细小传热管内饱和水和空气高速两相流的换热特性

在小型换热器中,让少量水在高速空气拖动下进入细小流路,形成气液两相高速流,能够在壁面上形成极薄的水液膜层,液膜层的稳定蒸发换热可以在低壁温或低温差条件下实现稳定的高换热,获得最大换热热负荷．用内径１．６ｍｍ的薄壁不锈钢管作为实验传热管,研究了在细小传热管内水和高速空气两相分层流动时的紊流换热特性,确认这种两相流动具有很高的换热能力,其机理是薄液膜的蒸发换热．实验和理论解析证明,气液两相混合流动是提高小型换热器性能的一种有效途径．     

两相流稳定裕度

进行了用相关分析系统辨识方法判别两相流稳定裕度的实验研究。由于采用了该实验方法使两相流动稳定性实验研究方法建立在控制理论基础上，可以在系统正常运行工况下判定两相流稳定裕度及其动态特性，对核供热堆的两相流稳定性预报有实用价值，实验是在核供热堆热工水力学模拟实验系统ＨＲＴＬ－５上进行的，实验结果对两相流动态数学模型的建立与验证提供基础数据。     

水平管气液环状流在新型分配器中的分配研究

设计了一种新型三通型两相分配器，该分配器主管侧壁均匀分布着直径均为3．5mm的8个小孔，主管中的气液混合物通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管．通过在空气一水实验台上对水平管气液环状两相流通过该分配器进行的实验研究发现：与传统三通分配器的分配特性不同，该分配器的液相会优先进入侧支管．建立了相分配模型，认为对于环状流，通过管壁小孔的液膜将被小孔捕获，从而进入侧支管．该模型还提出了分配影响区修正系数，实验发现该系数与入口干度成线性关系．预测的气液相分流系数、主管出口与直通管间压力损失与实验结果吻合得很好，最大误差为7．24％．     

空气－水混合物横掠垂直管束流动特性的研究

对空气－水两相混合物在折流板壳管式换热器壳侧沿水平方向横掠垂直管束的截面含气率及摩擦压降进行了实验研究。试验表明，截面含气率的测量值小子均相模型的预测值，且随质量流速的增加而增大，提出了一种新的截面含气率的计算模型。试验发现，两相摩擦因子能很好地与马蒂内利参数关联，并与流型有关。     

均速管流量计用于两相流流量测量的研究

本文对均速空在空气-水、蒸汽-水两相流流量测量中的应用进行了研究。导出了相应的数学模型,并通过实验进行了验证和修正。采用了两种型式的均速管,并简单讨论了在两相流应用中均速管的开孔方法。实验结果证明,均速管在两相流测量中的应用是可行的,具有很好的实用性。     

新型气液两相流量计设计与试验

采用双节流元件组合的方式,建立了基于Murdock系数的流量测量的数学模型,在此基础上研制开发了一种新型的基于双槽式孔板节流元件的流量计,并用流量计样机对空气和水组成的两相流进行了测试试验.结果表明,气相流量测量的相对误差绝对值平均在10%以内,液相流量测量的相对误差平均在30%以内,验证了该流量计可以在一定范围内对气液两相流进行在线计量.     

汽轮机缝隙抽湿式隔板中的水份运动特性

本文计算并分析了湿蒸汽汽轮机级隔板中大分散度水份的尺寸分布、运动特性及沉积位置。利用平板上的气-水膜两相流试验装置,研究了流动参数对沉积水份流动形式的影响,并测定了壁面上抽湿缝隙的去湿率与抽吸压差、缝隙宽度、汽流切应力及水膜雷诺数等参数的关系.     

气液两相流体流量的分流分相测量法

提出了分流分相式流体流量测量法,并具体给出了4种最基本的实现方式,对每种实现方式都在空气－水实验台上进行了实验研究,实验中出现的流型包括分层流,波状分层流和环状流,实验结果表明,分流分相法在工程上是可行的,该方法能够将两相流体的流量测量转化成单相流体的流量测量,可有效地克服流动不稳定性及流型对测量过程的影响,显著地提高了测量精度,扩大了测量范围,同时其体积较小便于制成自动化仪表,从而可得到广泛的应用,在实验范围内,流量的平均测量误差小于5％,最好的结果可以达到3％。     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。     

Study on constant-pressure specific heat of non-equilibrium phase change process in gas-liquid two-phase flow system

In this paper,the air-water vapor-water system is taken as an example,and the formula of constant-pressure specific heat during non-equilibrium phase change process in the two-phase flow system is deduced using the theory of two-phase flow and thermophysics. The constant-pressure specific heat of non-equilibrium phase change process is calculated with the corresponding numerical model,and the numerical results are compared to those of the equilibrium phase change process. It is shown that in evaporation process,the variational rate of the non-equilibrium specific heat increases with increasing initial fluid temperature and particle mass fraction. The smaller particle radius is,the faster the varia-tional rate is. Meanwhile,the constant-pressure specific heat of equilibrium process is higher than that of the non-equilibrium process all the time.     

基于管壁取样的气液两相流量测量

为克服传统取样式多相流量测量方法取样口易堵塞的缺点,提出了通过管壁取样测量气液两相流体流量的新方法.管壁四周均匀布置4个直径为2.5 mm的取样孔,并在上游采用旋流叶片将来流整改成液膜厚度均匀分布的环状流型,从而增强了取样的代表性.分析表明,取样流体中的液相质量流量与主流体液相质量流量的比值主要取决于取样孔的数目和大小,而取样流体中的气相质量流量与主流体气相质量流量的比值则与主管路液相流量有关.在管径为0.04 m的气液两相流实验回路进行的实验表明,在实验范围内液相取样比为0.049,基本不受主管气液相流量波动的影响,能够在宽广的流动范围内维持恒定.液相流量最大测量误差为6.8%,气相流量最大测量误差为8.9%.