气液两相流

摘要： 为研究叶片泵内气相的分布、运动规律,应用计算流体动力学方法对气液两相流工况下叶片泵内流场进行数值模拟,并通过试验进行验证.基于MUSIG模型对泵内气液两相流动进行了数值计算,同时采用Prince-Blanch模型和Luo-Svendson模型描述气泡聚并和破碎过程,揭示了压力分布、不同尺寸气泡分布和气泡平均直径分布.研究结果表明:随着进口气体体积分数的增大,靠近叶片吸力面流道内低压区面积逐渐增大,叶片吸力面气相聚集区和尾迹区内气体体积分数增大,高气相体积分数区域面积扩大,泵内各处气泡平均直径都增大;当进口气体体积分数达到3%时,叶片吸力面较大面积区域内气体体积分数超过80%,蜗壳近壁区气体体积分数低于1%;叶片吸力面气相聚集区内主要是大直径气泡,叶片吸力面气相尾迹区、蜗壳近壁区和蜗壳出口段内主要为小直径气泡;叶片吸力面流道存在气泡平均直径较大的区域.

摘要： 基于拉瓦尔管设计了一种雾化喷管,使天然气产生超音速流动,把液流剪切破碎成小液滴,降低了气液相截面密度和流动阻力.采用数值仿真软件Fluent模拟了喷管内部气液相流动的微观形态和内部流场规律,分析了气相压力、液流速度、喷孔直径和液相喷孔数量对雾化颗粒分布规律和雾化效果的影响.研究得出在303975 Pa的气相压力下液流喷射深度为0.9112 mm,散射宽度为1.2013 mm,雾化效果较好;气相压力增大至1013250 Pa时,雾化颗粒贴近壁面,喷射深度为0.3041 mm,散射宽度为0.3650 mm,雾化效果变差.液流速度增加,雾化效果增强;喷孔直径增大,喷射深度增加,喷孔直径为1.2 mm时,散射宽度有极大值2.3562 mm,雾化效果最好.使用双喷孔结构,雾化颗粒直径分布均匀,近似于正态分布,雾化颗粒直径减小,雾化效果增强.通过改变工况参数,可提高携液率和排采质量.

摘要： 超声波流量计既可用于大管径介质流量测量也可以用于不易接触和观察的介质流量测量。但是对气液两相流来说,由于受气相比例的影响,利用超声波流量计进行流量测量时其精度低于质量流量计。为提高气液两相流的流量测量精度,文中针对超声波气液两相流流量检测模型中的关键因素,利用Comsol Multiphysics仿真软件分析超声波在不同流速、管径、发射频率和气相比的流体中的传播特性,以及超声波在不同含气率的气液两相流中的混合声速;并给出超声波流量测量误差的校准方法。结果表明:流体流动速度对超声波信号的传播无明显影响;随着发射频率的增加,超声波瞬时信号强度的幅值不断增大;随着气相比的增加,超声波信号的衰减幅度不断增大,当气相比达到90%时,气液两相流流量测量的最大绝对误差为0.005 m3/s。

摘要： 近红外光源的稳定性影响近红外技术的可靠程度。提高其电源的稳定性,可提高近红外光源的稳定性,改善实验室近红外技术在气液两相流的应用。使用高精密恒流源为近红外光源供电,进行了实验研究,结果表明:使用高精密恒流源时,近红外光源更稳定,输出电压值也更加稳定可靠,输出电压值的极差在0.12左右,标准差不超过0.00838;而在普通电源所得输出电压的极差在0.16左右,标准差不超过0.02193。

摘要： 通道壁面浸润性对微通道内的气-液两相流具有重要影响。利用等离子体辅助接枝改性,将甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)及1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷接枝在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料表面,得到了10°、40°、70°和110°四种接触角的微通道,并考察了浸润性对流型、气泡长度和压降的影响。结果表明,随接触角增大,气泡截断位置下移,膨胀阶段缩短,挤压阶段变长;低流量时,气泡长度随接触角增加而增大,高流量时则减小;建立了与材料表面水接触角相关的气泡尺寸预测关联式,与Garstecki经典预测关联式相比,预测精度更高;θ90°时,三相接触线使流动阻力和压降增加。

摘要： 海洋油气混输时,气液两相流与混输立管之间的双向流固耦合作用机理十分复杂。针对柔性立管与气液两相流的流固耦合响应问题,在气液两相循环试验装置中开展了不同流型两相流流动特性及柔性立管振动响应的测试,利用高速摄像非介入测试技术同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的流型演变过程,对比了不同流型气液两相流诱导的立管振动响应特性,通过对比固定和振动立管内的气液两相流动特性,辨析了振动对管内两相流动的影响。结果表明:柔性立管中出现了泡状流、泡状—段塞流、段塞流、段塞—搅拌流和搅拌流五种流型,不同流型的气液两相流诱导立管振动的机理不同,在段塞—搅拌流作用时立管的振动响应最剧烈。与固定立管相比,强烈的振动不同程度地改变了气液两相流的流动特性,振动立管中部分两相流流型转变的临界条件有明显地调整,相对而言,振动对搅拌流和泡状流的影响较小。

摘要： 为解决降膜式蒸发器出气口液滴夹带和压缩机吸气带液问题,本文采用计算流体动力学(CFD)进行流动-传热-相变过程中蒸发器液滴夹带空间分布和流体动力学参数研究,并结合K1、K2典型样机实际测试结果验证数值方法的准确性,构建了以蒸发器出气口液滴夹带率(Φ≤0.37%)、水平气流通道平均速度(v_(H)≤0.24 m/s)、出气挡板出口平均气流速度(v_(B)≤2.18 m/s)等目标控制参数来评估蒸发器出气口带液的风险,基于建立的目标控制参数对设计的K3~K6降膜蒸发器系列进行带液风险评估,结果表明K3和K4满足控制参数的要求,具有较低的带液风险,但K5和K6的目标控制参数具有较高的带液风险。基于预测的高风险出气口带液模型,通过降低分配器出口流速、增大筒体直径、调整管层间距对目标控制参数群进行了优化设计并进行了换热管外流态分布分析,结果表明,优化后蒸发器出气口的液滴夹带率比优化前降低75%以上,管外流态主要以滴状流的形式存在,且换热管外表面液相分布较为均匀。对优化后的K5和K6实验样机实测发现蒸发器出气口不存在带液现象,该带液风险控制目标参数可为降膜式蒸发器的优化设计提供一定的关键依据。

摘要： 采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行错流过滤试验,以中空纤维膜组件的膜通量、浑浊度以及高锰酸盐指数(COD_(Mn))的截留率为考察指标,通过在过滤时添加曝气形成气液两相流,研究在气液两相流条件下曝气量、进水流量、跨膜压差等参数对中空纤维膜错流过滤过程的影响。试验结果表明:在一定范围内,膜通量随着曝气量增大而增大,曝气量为120 L/h时对浑浊度的去除效果最好,为96.5%,COD_(Mn)的截留率为68.6%,达到动态平衡状态后膜通量最高,继续提升曝气量,膜通量随曝气量增加而减小,出水浑浊度也略有升高;跨膜压差越大,膜通量越高,中空纤维膜组件达到动态平衡状态的时间越早;增大进水流量利于提高膜通量。气液两相流能有效减缓浓差极化和膜污染,提高稳定通量,有利于提高膜过滤效率。

摘要： 管路结构设计与优化对提高工质输运效率具有重要意义。针对亚/超临界水氧化工艺中涉及的气液两相流动过程进行了三维非稳态数值模拟。结果表明,管路内温度沿流动方向逐渐降低,气含率逐渐升高;不同结构管路内压力分布呈显著差别。水平直管内压降随管径增大而降低,但当管径达到0.016 m时,压降变化不再显著;水平渐扩管内压降随渐扩段管路长度的增加先降低后升高,当渐扩管路长度为0.1 m时,工质输运效率最高;水平渐缩管内压降随渐缩段管路长度的增加先降低后升高再降低,表明通过对渐缩管路长度的合理选取可以实现快速降压的同时降低阻力损失。

摘要： 起伏振动下气液两相流摩擦压降的准确计算对海洋核动力的发展有重要意义。实验研究了不同振动和流动工况下30°倾斜上升管气液两相流摩擦压降的变化规律。结果表明,起伏振动下摩擦压降波动幅度和平均值显著增大。与静止状态相比,起伏振动下摩擦压降的多尺度熵值除泡状流外明显增大,且呈现大幅振荡现象,流动不稳定性更加显著。静止状态摩擦压降模型计算结果与实验值误差较大,现有模型对于起伏振动状态不适用。分析流动和振动参数对摩擦阻力系数的影响,发现其与均相雷诺数成反比,与振动幅值以及频率成正比。以大量实验数据为基础,建立了适用于起伏振动状态的摩擦阻力系数计算关系式,计算与实验结果吻合较好。

摘要： 本文以混动双离合变速箱实际出现的某档位吸空油问题为例,采用SPH无网格粒子法,运用nanoFluidX软件模拟变速箱中齿轮的运动规律,仿真分析气液两相流,分析结果不仅复现了实际现象,而且清晰的解读了润滑油及空气的走向,提供了行之有效的优化方案,直观而快速的解决了实验难以解决的实际工程问题,具有很强的工程意义.

摘要： 气液两相流通过三通等分配结构时通常会发生相分离,导致下游各支路气液比例与主管路有很大差异.由于气、液两相存在显著的动量差异,等比例分配一直是一个难题.本文基于多孔分流取样原理,自主研发了新型气液两相分配装置,可在任意分流比例下实现均匀分配.该装置由螺旋叶片、环周分流孔、比例调控机构等部件组成,可通过移动挡板获得期望的分流比例.实验在气液两相流实验环道上进行,气、液相流速分别为2.1～10.0m/s和0.015～0.185m/s,干度范围为0.02～0.52,实验流型包括波浪流和段塞流.研究表明,由于进行了流型调整,各分流孔接触气液相的概率相等,取样比取决于取样孔数目占整个分流孔数目,不受入口流型、气液相流速变化的影响,分配误差＜5％.

摘要： 在起伏振动状态下对倾斜管内气液两相流进行了实验研究.将振动装置与两相流实验回路相结合,改变管道倾角和振动频率、振幅,分析其对流型转变的影响.研究发现振动条件下的流型与稳态下相比有较大区别,通过对流型分类发现两种新流型为珠状流、起伏弹状流.绘制流型转换边界图结果表明,倾角的增加使起伏弹状流在流型图中的区域扩张,其他流型的区域相对减小.振动频率和振幅对流型转换边界的影响相似,振动频率和振幅增加会使珠状流和准弹状流区域有所增加.3种变化因素中振动频率对流型转变的影响最大.

摘要： 气泡在泡状流中的运动与分布情况对液相的流态、压强和传热特性有着显著影响,且数值模拟已成为研究气液两相流流动规律的重要手段.采用大涡模拟(LES)和离散相模型(DPM)模拟竖直圆管泡状流,计算中考虑了水流和气泡的相互作用,气泡受力包括浮力、阻力、虚拟质量力和压强梯度力.主要结论:验证网格尺寸表明,主流向网格尺寸是气泡平均直径的1.25倍时,流速计算值与实验值吻合最好;当圆管直径小于100mm,壁面效应明显时,需重视亚格子模型的选取和边界层的处理;气泡群运动是造成两相间强烈湍动及速度分布变化的主要原因.计算还获得了不同表观液速与气体体积流量下,竖直圆管内气泡群运动规律、液相时均速度和气相瞬时速度分布情况,验证了大涡模拟结合离散相模型是一种较为有效的泡状流模拟方法.LES-DPM可以用来计算稀疏泡状流的速度、湍动强度、气泡运动规律等,但需谨慎划分网格大小、选取亚格子模型、添加附加作用力.

摘要： 油品质量流量计计量中,因工艺设计考虑不充分和计量设备配备不合理,带来的介质不满管以及气液两相流问题会影响质量流量计的准确计量,计量结果不能满足顾客和企业预期的计量要求.如何防止介质不满管或气液两相流的措施很多,但寻找一种科学经济的解决办法成为一个可探讨的计量课题.本文基于青岛炼化公司混合二甲苯水运出厂装船的实际案例,提出应用限流孔板科学经济解决油品计量中的问题.

摘要： 在平衡非均质模型基础上发展而来的ρ-VOF方法属于基于密度的求解方法,它结合自由界面重构技术和AUSM+-up通量分裂方法,在对流通量计算中考虑了自由界面两侧的接触间断特性,有效抑制了通常情况下由于数值离散导致的气液自由界面非物理耗散现象.同时,该方法继承了AUSM+-up格式对激波间断的模拟能力,可模拟气液两相流中的激波现象.相关模拟能力已在前期通过一维气液激波管问题和二维溃坝问题的模拟得到验证.本文选择复杂度更高的三维溃坝问题对ρ-VOF方法开展考核验证工作,重点考察了该方法对气液自由界面的三维形态、自由界面撞击障碍物后的溅射过程和撞击后的气液掺混形态等现象的模拟能力,数值结果表明ρ-VOF方法得到的自由界面形态和撞击压强随时间的变化曲线与实验结果一致,优于文献采用VOF的模拟结果.

摘要： 气液两相混合液在T型分岔管道内流动时,会产生流量、相含率和相分布重新分配的现象,通过合理的流动参数控制,可实现气液两相的分离,应用于油气资源开采等领域.本文采用数值模拟的方法,对T型管道内气液两相流动的规律和分离特性进行研究.通过实验测试结果的对比验证,相比较于Euler模型,Mixture多相流模型具有更高的计算速度和精度.因此,后续研究中均采用Mixture多相流模型进行,且综合考虑气液混合液的流速、分散相粒径等流动参数,以及分流比等操作参数对T型管道内两相流动规律和分离效率进行分析.结果表明,对于结构参数固定的T型分岔管道,具有极限的混合流速,随着T型管入口混合液流速的增加,上出口的体积含液率和下出口的体积含气率均逐渐增加;随着分散相气泡直径的增加,T型管内气液两相的分离越来越差;T型分岔管路在应用于气液两相分离时,需根据分离后气相和液相的指标要求,调节至合适的分流比.

摘要： 对油气流量进行准确测量是获得油田产量数据、制定科学开发政策的前提和依据.井口油气流动为典型的多相流,存在速度滑移和流型变化,流量准确测量难度很大.融合分离方法和非分离方法的优点,提出了气液旋流取样+分相计量的新型计量方法,通过等比例取样器从主流体采集代表性流体样品,通过分相计量和比例反演获得主流体气液流量.分流器内分流管壁周向均匀布置20个直径3mm分流孔,入口采用螺旋叶片将流型整改成均匀环状流.在分流管外侧布置固定挡板和旋转挡板,将20个分流口分别分流到取样流体收集腔和主流体收集腔,可转动旋转挡板改变分流孔在两个腔室的数量分布.实验在气液两相流实验环道上进行,流型包括波浪流、环状流、段塞流.实验表明取样比取决于分流取样孔与总分流孔比值,不受气液相流速、上游流型的影响,能够在宽广的流速范围内保持恒定,流量计量最大误差小于5％.与传统计量方式相比,本方法体积小、精度高、无需标定,可用于井口流量实时监测.

摘要： 为了探究气液条件下的混输泵在运行过程中的内部流动特性,本研究以额定转速为3500r/min的新型离心混输泵作为研究对象,考虑表面张力等因素,采用Eulerian-Eulerian模型作为两相流模型,液相采用SST k-ω湍流模型,气相采用分散相零方程模型对不同进口含气率时的单级混输泵和三级混输泵进行数值计算.结果表明:混输泵三级运行时,首级泵对比单级泵做功能力有所提高;三级泵运行过程中第二、三级泵对首级泵做功,相反首级泵对二、三级泵做负功;含气率越大做功越大.

摘要： 为了探究气液条件下的混输泵在运行过程中的内部流动特性,本研究以额定转速为3500r/min的新型离心混输泵作为研究对象,考虑表面张力等因素,采用Eulerian-Eulerian模型作为两相流模型,液相采用SST k-ω湍流模型,气相采用分散相零方程模型对不同进口含气率时的单级混输泵和三级混输泵进行数值计算.结果表明:混输泵三级运行时,首级泵对比单级泵做功能力有所提高;三级泵运行过程中第二、三级泵对首级泵做功,相反首级泵对二、三级泵做负功;含气率越大做功越大.

摘要： 本发明涉及用于水平井气液两相管流机理研究的模拟装置及方法，该装置主要由气源、玻璃管、气液分离器、气体流量计、液体流量计组成，所述玻璃管入口端连有气源，出口端连有气液分离器，所述玻璃管与气源之间有调压阀，调压阀连有压力表，所述气液分离器分别连有气体流量计和液体流量计，所述玻璃管同时包含水平管段、弯管段及垂直管段，水平管段与垂直管段夹角为α，α介于30°～150°之间。该装置原理可靠，操作方便，对研究水平井气液两相管流机理，提供了极大便利，使用该装置仿真水平井气液两相管流的方法，可定性认识不同井轨迹、积液量及气产量条件下的气液两相管流特征，为存在产液潜力的水平井的生产提供指导性意见。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本发明提供了一种气液两相流相含率控制及气液两相混合装置，主要包括液体输送管道、液体流量计、液体流量调节阀门、气体输送管道、气体流量计、气体流量调节阀门、气液两相流混合器和输出管道，气液两相流混合器为双层圆筒结构，在内层筒壁上设置有沿圆周方向和轴向均匀布置的进气小孔，内层筒壁分别与液体输送管道和输出管道连接，外层筒壁与气体输送管道连接，气液两相混合前，通过流量计和调节阀门对气液两相进行流量测量和调节。本发明不仅结构简单、成本低、易于制造、安全可靠，对流动的影响较小，更重要的是能够精确地控制稳定状态下气液两相的相含率，能将气液两相进行充分均匀混合。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)、分配腔筒体(6)、转动轴(10)。混合管内沿轴向设有螺旋板(3)，混合管的入口附近设有节流孔板(2)、出口附近设有分布板(5)，分配腔筒体的入口附近设有支架(7)。分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，转动轴的外表面上设有转动隔板(9)。端板(13)上设有第一分配腔出口管(11)和第二分配腔出口管(12)，第一分配腔出口管与第一分配腔相通，第二分配腔出口管与第二分配腔相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明公开了一种气液两相流分配器与气液两相流分配方法。分配器设有混合管(1)，混合管内设有螺旋板(3)和节流孔板(2)。混合管的出口与开孔筒体(7)的内腔相通，开孔筒体设于分配腔筒体(6)的内腔中。转动板(10)上设有转动轴(15)，分配腔筒体的内表面上设有固定隔板(8)，开孔筒体(7)的外表面上设有转动隔板(9)。第一分配腔出口管(11)与第一分配腔(16)相通，第二分配腔出口管(12)与第二分配腔(17)相通。本发明还公开了一种气液两相流分配方法，使用上述的气液两相流分配器。本发明可用于石油、化工、核工业等领域，实现气液两相流的按比例精确分配。

摘要： 本发明提供一种板翅式换热器气液两相流均布装置，所述板翅式换热器内部顺着流体流动的方向，从下至上依次包括翅片流道Ⅰ区、液体分配封条、翅片流道Ⅱ区、气体分配封条、翅片流道Ⅲ区；所述翅片流道Ⅰ区、翅片流道Ⅱ区、翅片流道Ⅲ区为内部设有换热翅片的流道，所述液体分配封条的长度、气体分配封条的长度和换热器的宽度一致；本发明还涉及一种气液两相流在板翅式换热器内部混合的方法；本发明装置及混合方法在换热器中部汇入气液两相流时，可改善两相流流体分配的均匀性，减少气液两相流体在板翅式换热器中的进出口数量，减少再分配两相流体的流量，降低流体阻力，在保证换热器面积时缩短换热器的长度。

摘要： 本实用新型公开了一种用于在线测量气液两相流的气液两相流含气率测量系统，包括：至少一对探针，所述至少一对探针在使用时与气液两相流接触；和阻抗测量单元，所述阻抗测量单元与所述至少一对探针电连接；所述至少一对探针中的每个探针包括尖端以外的部分附着有绝缘膜的导电本体。通过所述气液两相流含气率测量系统，能够实时测量气液两相流中的气泡大小、分布以及局部空泡份额。

摘要： 气液两相流重力热机、废水处理发电一体化气液两相流重力热机，包括液压马达及与液压马达连接的发电机，所述液压马达进液口的冷侧管道内和出液口的热侧管道内分别为能够形成压差的液态流体和气液两相流体，液态流体和气液两相流体具有不同密度。热侧管道连接气液分离器，热侧管道内的气液两相流体通过气液分离器分离后，液体进入冷侧管道内作为液态流体，液态流体通过液压马达后加热形成气液两相流体，形成流体循环。

摘要： 本实用新型提供了一种气液两相流相含率控制及气液两相混合装置，主要包括液体输送管道、液体流量计、液体流量调节阀门、气体输送管道、气体流量计、气体流量调节阀门、气液两相流混合器和输出管道，气液两相流混合器为双层圆筒结构，在内层筒壁上设置有沿圆周方向和轴向均匀布置的进气小孔，内层筒壁分别与液体输送管道和输出管道连接，外层筒壁与气体输送管道连接，气液两相混合前，通过流量计和调节阀门对气液两相进行流量测量和调节。本实用新型不仅结构简单、成本低、易于制造、安全可靠，对流动的影响较小，更重要的是能够精确地控制稳定状态下气液两相的相含率，能将气液两相进行充分均匀混合。