气液两相弹状流在摇摆条件下的运动特性研究

摘要

本文对摇摆和非摇摆条件下竖直管内滞止和流动液体内弹状气泡的运动特性进行了实验研究。
　　 在非摇摆条件下对滞止液体内弹状气泡的运动规律与压差波动曲线的关系进行了解释说明，分析了入口压力变化对弹状气泡上升速度的影响；在流动状态下，分析了液体流量和气体流量对弹状气泡上升速度的影响。在摇摆条件下，分析了摇摆条件对滞止及流动液体内弹状气泡上升速度的影响。
　　 结果表明，非摇摆条件下滞止液体内弹状气泡的上升速度不受入口压力大小的影响；在流动状态下，弹状气泡上升速度随气液两相混合流速的增加而增大。摇摆状态下滞止液体内气弹上升速度大于非摇摆条件下滞止液体内气弹上升速度；在流动状态下，弹状气泡在流动液体内上升过程中的平均速度与气液混合速度呈线性关系。
　　 在实验研究的基础上，给出非摇摆条件下，滞止液体内弹状气泡上升速度关系式和流动液体内弹状气泡上升速度关系式，并与传统经验公式进行了对比，发现与经验公式拟合较好。在摇摆条件下，给出弹状气泡在滞止液体内的平均上升速度关系式及弹状气泡在流动液体内的平均上升速度关系式。并与实验值进行了对比，计算值与实验值符合较好。另外，给出摇摆条件下弹状流平均空泡份额计算式，并与实验值进行对比，发现该计算式能够很好地预测摇摆状态下弹状流平均空泡份额。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究状况和发展动态

1.2.1 弹状气泡在水平管路中运动特性的研究现状

1.2.2 弹状气泡在竖直、倾斜管路中运动特性的研究现状

1.3 本论文的主要工作

第2章 实验装置与实验方法

2.1 实验装置

2.2 摇摆台

2.3 实验测量与记录

2.3.1 单头电导探针的制作工艺及测量原理

2.3.2 摄像机测量弹状气泡上升速度的方法

2.4 实验过程与方法

2.4.1 实验过程

2.4.2 实验方法

2.5 空泡份额的测量

2.6 误差分析

2.7 实验中需要注意的问题

2.8 本章小结

第3章 非摇摆条件下竖直管内滞止与流动液体中弹状气泡运动特性分析

3.1 非摇摆条件下滞止液体内弹状气泡运动特性分析

3.1.1 实验现象及压差波动特性分析

3.1.2 滞止液体中弹状气泡上升速度与经验公式对比

3.2 非摇摆条件下流动液体中弹状气泡运动特性分析

3.2.1 实验现象及压差波动分析

3.2.2 气体流量及液体流量对气弹上升速度的影响

3.2.3 流动液体中气弹上升速度

3.3 本章小结

第4章 摇摆条件下弹状气泡运动特性分析

4.1 摇摆条件下滞止液体中弹状气泡运动特性分析

4.1.1 实验现象及压差波动曲线分析

4.1.2 摇摆条件下弹状气泡在滞止液体中的运动规律分析

4.2 摇摆条件下流动液体中弹状气泡运动特性分析

4.2.1 实验现象

4.2.2 摇摆条件下单相流动液体的示踪剂实验

4.2.3 摇摆条件下流动液体中弹状气泡运动特性分析

4.3 本章小结

第5章 摇摆条件下弹状流单元物理模型及空泡份额的计算

5.1 弹状流单元物理模型

5.2 摇摆条件下弹状流平均截面含气率

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢