竖直矩形窄缝通道内单个空气泡尾流特性的实验研究

采用粒子图像测速仪(PIV)测量流场的速度分布,对空气泡在矩形窄缝通道内上升的尾流特性进行了研究,分析入口平均流速和气泡直径对空气泡最终上升速度、尾流结构以及尾流场速度分布的影响。实验结果表明:气泡的最终上升速度随气泡直径的增加先减小后增加,随入口平均流速的增加而增加;尾流结构特性随着气泡直径的增加而改变,且扰动从流道中心向流道壁面转移;入口平均流速的增加导致气泡的尾流结构简化,尾流场扰动变小;在距离气泡尾部小于1.0 W(W为流道宽度,mm)的范围内,流场扰动明显,在大于1.0 W的范围,扰动减弱。     

垂直管空气-水两相流型的Shannon信息熵特性研究

利用信息论原理,研究两相流流型的Ｓｈａｎｎｏｎ信息熵特性。Ｓｈａｎｎｏｎ信息熵可由两相流系统的时间相关信号（如压差）的功率谱密度计算得到。在两相流实验台架上进行了垂直管两相流试验研究,通过调节空气和水的体积流量,获得不同流型工况下压差信号的实验数据。计算不同流型下的Ｓｈａｎｎｏｎ信息熵,发现泡状流的负Ｓｈａｎｎｏｎ信息熵（负熵）最小,弹状流的负熵最大,而环状流的负熵界于两者之间。     

气-液喷射器内两相流流型分析

对水平安装气-液喷射器内两相流流型进行了分析研究。根据圆管内气-液两相流流型转变的经验准则式,结合气-液喷射器性能方程,得出了气-液喷射器内环状流和雾状流的流型区间。以空气-水喷射器为例,给出了喷嘴出口当地最大马赫数与引射流体入口／出口压比的关系式,证明了当工作气体（空气）在喷嘴中作超临界膨胀时,喷射器内流型至少为环状流。     

矩形小通道内空气-水两相流动均相流模型研究

在机玻璃竖直矩形通道内,以空气和去离子水为工质获得实验数据。据此对竖直矩形小通道内均相流模型的适用性进行评价。结果表明,采用McAdams两相粘度时均相流模型及Chen等提出的修正均相流模型能较好用于1.41 mm间隙通道压降的预测,平均绝对误差分别为10.92%和12.20%;采用McAdams两相粘度时均相流模型对于3 mm间隙通道在两相雷诺数Re大于6000时平均绝对误差为10.04%,但气-液两相Re较低时预测偏差较大。通过实验数据分析得到了均相流模型适用于3 mm间隙通道的范围;针对两相Re较低的区域拟合得到了新的经验关系式,其预测值与实验值符合较好。     

摇摆对垂直上升管内气液两相流截面含气率影响的研究

对垂直上升管内气液两相流在摇摆状态下和非摇摆状态下分别做了截面含气率的实验研究,发现在水流量较小时,两相流在摇摆状态下的截面含气率小于非摇摆状态下的截面含气率.通过对实验现象的观察和对单相液体在两种状态下摩阻系数的分析,合理解释了产生这种结果的原因.     

通道尺寸对竖直向上气-水两相流流型影响实验研究

本文以空气和水为工质,对竖直向上矩形通道(40 mm×1.41 mm,40 mm×10 mm)和圆形通道(D=25 mm)内的两相流流型特性进行了可视化研究。气液两相的表观速度分别为：0.03～24.71 m/s和0.03～3.73 m/s。3个实验段内均出现了泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种流型,40 mm×10 mm和圆形通道中流型特征较为接近,与40 mm×1.41 mm通道中流型相比存在明显差别。此外,绘制出了3种通道详细的流型图。对比结果显示,矩形通道窄边宽度对流型转变有显著的影响,随着矩形通道窄边宽度的增加,其流型转变边界更加趋近于圆形通道。     

向上倾斜管内气-水两相流流型转变分析

对管径15 mm,管长6 m的有机玻璃管,在两种不同的向上倾斜角度(15°、30°)下,同向通过的气水两相流流型转变进行了分析,列出相应的转变准则关系式。结果显示,弹状流向泡状流转变界限的实验值与计算符合较好,间歇流向环状流的转变界限在低液体流速下符合较好。     

摇摆对水平管内气液两相流流型的影响

本文对水平放置在摇摆台架,随台架做偏离水平位置的左右往复运动的管内空气-水两相流流型进行了实验研究.实验发现,低流速时,摇摆状态下水平管内流动变得很小稳定,流型发生周期性的改变:当水平管处于倾斜向上或倾斜向下状态时,管内流型分别有些近似于非摇摆的稳态倾斜上升或倾斜下降管内流型,并且流型转变要经历一个发展的过程,发展快慢与气相和液相流速大小有关;而在高液相或高气相流速时,摇摆状态下与非摇摆稳定状态下的两相流流型相近,主要有泡状流、间歇流(弹状流和准弹流)和环状流.根据可视观察以及气液界面在一个摇摆周期内的整体特征和部分时间段的局部特征,定义了不同流动条件下气液两相流的流型,给出了摇摆状态下水平管内气液两相流流型图.     

矩形窄缝通道内泡状流—弹状流流型转变准则研究

在两相流系统中,流型影响系统的摩擦阻力和传热等特性,准确判定不同流型对于两相流的计算具有重要意义。对于窄缝通道内的气液两相流动,特别是矩形窄缝通道内流型转变准则,已有学者进行了一定的实验研究,但由于实验装置及工况的限制,目前尚缺乏统一且适用性较广的流型转变准则,已有的基于矩形通道的流型判定准则适用性也有待于进一步评估。本文以空气-水为工质,对竖直矩形窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则进行分析研究,基于1 168个流型实验数据,采用分界成功率对已有转变准则对于实验数据的适用性进行定量综合评价,并针对流型转变原理开展理论分析,引入无量纲数约束因子Co,建立考虑工质物性和流道尺寸、精度更高、适用范围更广的窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则。本文结论可为反应堆换热元件和紧凑式换热器设计计算提供依据。     

矩形通道内泡状流-弹状流转变判定准则研究

以空气和去离子水为工质,对竖直矩形通道内两相流流型特性进行实验研究;矩形通道的横截面为1.41mm×40 mm和10 mm×40 mm,实验压力为常压,气、液相表观速度分别为0.015⁰.59 m/s和0.0250.59 m/s和0.025³.74 m/s。利用获得的实验数据及文献数据,对4种典型泡状流-弹状流转变判定准则进行评价,结果表明4种准则都存在一定局限性。从实验数据及文献数据可以看出,泡状流-弹状流转变临界空泡份额为通道窄边与宽边比(宽高比s/w)的函数。为此,以当量直径10 mm为界,分别提出临界空泡份额计算关系式,从而得到修正转变判定准则。与本文及文献中实验数据的比较,修正准则较4种典型准则精度和适用性有一定提高。     

Countercurrent Air-Water Flow in Two Vertical Channels

Experiments on countercurrent air-water flow were performed in two vertical channels with the same cross section as a BWR channel, but shorter channel length, which were interconnected with upper and lower plenums. Water and air were injected into the upper and lower plenums, respectively, and the air velocities in the two channels were measured. The air velocities differed in the two channels under the conditions where the differential pressure between the upper and lower plenums decreased with the increase in the air velocity. The air velocity ratios between the two channels were calculated using measured single channel characteristics. The calculated results showed the same trends as the data.     

带定位格架棒束通道内两相流型研究

在空气-水两相流动工况下,将RBI光学探针测得的时序波形和目测相结合,对AFA-2G 33定位格架组成的棒束通道内存在的两相流型进行了识别。通道水力当量直径为8.98mm,元件的棒径为9.5mm,栅距为12.6mm,棒壁距为2.65mm。液相和气相表观速度范围分别为0.40-2.69m/s,0.02-2.99m/s。试验获得了流型图。结果表明,定位格架结构,特别是交混叶片对定位格架附近区域两相流型变化有重要影响,在棒束通道内的同一截面上存在不同种类流型。     

垂直上升两相流漂移流模型研究

漂移流模型在两相流空泡率计算中处于非常重要的地位,长期以来,研究者对模型中分布参数及漂移速度的确定持不同的观点.本文采用理论分析与实验研究相结合的方法,总结了分布参数和漂移速度的一般规律,提出了垂直上升两相流漂移流模型分布参数和漂移速度必须满足的限制条件,根据理论分析以及实验数据的验证,得出了漂移流模型推荐关系式.     

Combinated Flow Pattern Map for Cocurrent and Countercurrent Air-Water Flows in Vertical Tube

Flow patterns for cocurrent and countercurrent air-water flows in vertical tubes (40 and 80mm I.D.) at volumetric flux densities of air and water in the ranges ?115–158 and ?100–102 cm/s were observed. A flow pattern map presenting the entire data of the observed flow patterns, i.e. bubbly, slug and annular flow for each mode of flow operation (upflow, countercurrent flow and downflow) were presented on the j_l vs. j_g plane. The flow pattern maps showed significant difference of flow pattern transition boundaries with upflow, countercurrent flow and downflow. Flow pattern transition curves were smoothly continuous with the change of the direction of water flow, on the other hand the change of flow direction of air showed complicated effect on flow pattern transition near zero j_g . Comparison of the present flow pattern data with the reported general flow pattern maps for upflow showed that the correlation of Taitel et al. for bubble-slug flow transition is applicable to both cocurrent and countercurrent air-water flows.     

摇摆状态下水平管内气-水两相流的流型研究

摇摆产生的惯性力以及水平管路发生向上和向下倾斜,会使管道内两相流的流动型式发生变化.本文对直径25mm管内气-水两相流在摇摆周期为15s、摇摆角度为10°状态下的流型进行了实验,研究了气-水两相流在摇摆状态下的流动型式,并给出了流型图.实验结果表明,在一些气-水流量区域,两相流体在一个摇摆周期内存在两种流动型式.