低温两相流不同流型空泡率动态特性实验研究

摘要

空泡率是两相流研究领域重要流动参数，其测量准确程度将直接影响到两相流体其它参数的测量精度。电容法是利用气液介电常数的不同来测量两相流动空泡率的方法，具有结构简单，动态响应好，对流场无干扰等优点，已被广泛应用于两相流动的实时测量。低温流体作为一种特殊工质，在航空航天、空分、超导等领域中有着重要作用。由于液氮等低温流体与常规流体相比物性差别大，测量更为困难，相关研究较少。
　　为研究不同流型的低温两相流的空泡率的动态特性，本文开展了以下工作：
　　1.研制了一套测量液氮/氮蒸汽两相流空泡率的装置：针对低温流体液氮/氮气(LN2/VN2)两相流特点，传感器采用外置式双曲面板结构式电容，通过有限元模型对主要结构参数进行优化；电容采集电路包括高精度、集成式电容数字转换器和信号传输系统。
　　2.标定了空泡率测量装置：搭建了可视化的绝热两相流实验平台，并采用不同方法对 LN2/VN2的空泡率测量装置进行标定：1）理论计算了流量与空泡率的关系，对分层流动的空泡率进行标定2）采用图像法对不同流型的空泡率进行标定。
　　3.开展不同流型的空泡率动态特性研究：利用搭建的可视化绝热两相流实验平台，得到了LN2/VN2的多种流型下空泡率数据，运用快速傅里叶变换（FFT）分析了不同流型的空泡率曲线频谱特征，初步得出不同流型下空泡率曲线规律。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外流型与空泡率相关研究

1.3本文主要工作

第2章 空泡率测量装置设计

2.1极板结构选型依据

2.2电容传感器主要参数优化

2.3数据采集系统设计

2.4本章小结

第3章 低温两相流动实验台

3.1实验装置

3.2测量系统

3.3漏热分析

3.4实验过程

3.5本章小结

第4章 低温两相流实验及其空泡率测量

4.1空泡率测量装置可行性验证

4.2低温两相流可视化标定

4.3不同流型的空泡率特性

4.4本章小结

第5章 结论与展望

5.1本文结论

5.2本文主要创新点

5.3展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢