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遥测系统，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过渡区数学模型．     

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     

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．     

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。     

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．     

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。     

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。     

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．     

空气-水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

实验研究了一种新的适用于蒸发冷却过程的鼓泡装置的阻力与传热特性.实验中将换热盘管浸没于空气-水的鼓泡层中,空气-水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提高换热管与空气之间的换热系数,降低水泵功率的消耗,而且对气流速度的要求低于空冷式冷凝器.文中给出了空气穿过空气-水鼓泡层的压降以及盘管与冷却水之间换热的实验数据,该结果显示影响压降及换热系数的因素包括多孔板的几何尺寸,鼓泡层的高度,空塔速度及热流密度.换热盘管与冷却水之间的换热系数比管外降膜冷却的换热系数大2倍多.     

水平管内气液两相旋流的流型及其变化规律

在水－空气两相流实验台上对水平管内由切向喷射方法产生的气－液两相切向旋流的流型进行了细致的观测和分析，发现并定义水平管内两相旋流的５种流动状态，分析了其流动特点，研究了入口气／水流量、旋流强度以及溢流出口溢流现象等因素对流型变化规律的影响，并与无旋两相流的有关研究结果进行了比较。     

Experimental Analysis on Non-thermoequilibrium in a Natural Circulation System(Ⅱdynamic)

给出自然循环系统中欠热沸腾及闪蒸的动态分析及实验结果。实验在清华大学核能技术设计研究院的５ＭＷ核供热堆模拟实验回路ＨＲＴＬ－５上完成。采用带有质量、蒸汽质量、能量及动量守恒方程的一维两相流漂移模型分析ＨＲＴＬ－５中的流动不稳定性。通过时域动态分析方法，给出了以加热功率—进口欠热度平面表示的流动稳定边界。研究表明热力学非平衡态，即在加热段中的欠热沸腾及上升段中的空泡闪蒸，在自然循环低压低干度条件下对流动稳定性有很大的影响。计算结果与实验值吻合得很好。研究结果对丰富和发展两相流及两相流稳定性理论，对自然循环两相流系统，特别是对以自然循环方式运行的低温核供热反应堆有重大意义。     

空气—水在壳侧垂直向上,向下横掠水平管速的两相流动特性

对空气－水混合物在壳侧垂直向上，向下横掠水平管速流动时的平均截面含气率及两相摩擦压降进行了实验研究，管速为正方形顺排，管间距离与管径之比１．２８。试验表明，质量流率对平均截面含气率及两相磨擦压有显著的影响；截面含气率的测量值明显低于均相模型的预测值，提出了壳侧垂直向上，向下横掠水平管束时预测截面含气率及两相压降的新的关联式。     

空气－水在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束的两相流动特性

对空气－水混合物在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束流动时的平均截面含气率及两相摩擦压降进行了实验研究。管束为正方形顺排，管间距离与管径之比１．２８．试验表明，质量流率对平均截面含气率及两相摩擦压降有显著的影响；截面含气率的测量值明显低于均相模型的预测值。提出了壳侧垂直向上、向下横掠水平管束时预测截面含气率及两相压降的新的关联式。     

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．     

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。     

液态金属钠两相流动压降特性实验研究

对稳定的液态金属钠沸腾两相流动压降特性进行了实验研究和理论分析．得到了不同工况下液钠沸腾两相流动压降特性的实验数据，建立了环形通道内液钠两相流动压降特性计算模型Ｎａ－ＴＰＤＰ，并将Ｌｏｃｋｈａｒｔ－Ｍａｒｔｉｎｅｌｉ，Ｋａｉｓｅｒ－Ｐｅｐｐｌｅｒ，Ｃｈｅｎ－Ｋａｌｉｓｈ等人不同的两相摩擦压降倍增因子关系式进行了计算分析和比较．计算结果表明：Ｋａｉｓｅｒ－Ｐｅｐｐｌｅｒ的两相摩擦压降倍增因子计算式与文中的实验结果符合较好．     

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于均相模型的预测值，且随质量流速的增加而增大，提出了一种新的截面含气率计算模式，试验发现，两相摩擦因子能很好地马蒂内利参数关联，并与流型有关。     

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。     

气液在高H／D比搅抖式鼓泡塔中气含率及压降的研究

利用φ28mm玻璃搅拌式鼓泡塔，在高径比H／D＝50、分段数N＝3－23和变搅拌转数h下测定空气－－水系统在塔内作并流流动时的气含率与压降，分析了两相流气速，流速，分段数及搅拌转数对气含率和压降的影响，所得经验关联式与实验数据进行了较好的吻合，结果表明该装置具有延长气泡停留时间，提高气含率及利于界面传质的优点。