泡状流

摘要： 针对可燃冰钻采井筒内易发生水合物生成和堵塞的工程问题,本文开展了泡状流条件下甲烷水合物生成实验,发现流速增加会提高水合物生成速率,黄原胶质量分数的增加会降低水合物生成速率。基于传质理论,构建了适用于可燃冰钻采井筒内泡状流条件下水合物生成预测模型,模型考虑了连续相流体流变性、气泡破裂、聚并和形变等因素对泡状流中气液界面分布和气液间传质规律的影响,并耦合实验数据,提出了气泡群间的综合传质系数经验公式,用于描述气泡间相互作用对气液间传质速率的影响。对比实验结果,所建立模型对水合物生成量和水合物生成速率的预测误差分别在±5%和±15%以内,满足工程计算需求。该模型的构建有助于精准预测油气和可燃冰钻采井筒内水合物风险,为建立经济、高效的井筒水合物防治方案奠定理论基础。

摘要： 采用停滞帽模型,对剪切稀化流体中表面受污染气泡的传热特性进行了详细研究。结果表明流变指数对气泡传热效率的影响相对较小,而雷诺数和气泡界面污染程度对气泡传热效率影响较大;随着雷诺数的增大和(或)停滞帽角度的减小,气泡周围热边界层逐渐变薄,传热效果变好;且界面受污染气泡表面的平均努塞尔数随着停滞帽角度的减小和(或)雷诺数的增大而增大。

摘要： 设计了一套竖直管内气液两相流流量的测量教学实验系统.该系统采用双参数测量法,即测量竖直管上方孔板流量计压差和测压管压差,将气液两相流视为物理性质均匀的单相混合物,则可推算出气液两相流总体积流量QM和空泡率αA,并最终获得液相体积流量QL和气相体积流量QG.实验原理和实验数据表明,该方法适用于竖直管内泡状流的流量测量,低液体流速时,获得的气体体积流量精度高;高液体流速时,获得的液体体积流量精度高.

摘要： 研究了不同螺旋直径螺旋管中泡状流的相界面参数(空泡份额 、相界面浓度 、气泡尺寸等)的截面分布特性.通过图像法标定了电导探针的测试精度,并通过合理地处理双头电导探针,得到了螺旋管中泡状流的空泡份额 、相界面浓度和气泡数量频率的定量分布云图.为进一步量化地描述相界面参数的分布特征,采用统计方法定义了截面平均参数 、相界面离散系数和气泡平均聚集坐标来表征其特性.实验结果表明,随着管道旋转直径的增大,气泡截面平均空泡份额有所下降,分布范围缩小,平均聚集坐标向上方和外侧移动,气泡尺寸整体上有所下降.

摘要： 鉴于泡状流在工业及太空领域均具有广泛的应用前景,综合研究重力及黏度变化对液相湍流的影响是必不可少的.文中采用数值模拟方法,分别研究了气泡加入后重力水平和黏度变化对液相湍流统计量和气相体积分数的影响.结果表明:在常重力下,气泡注入后湍流强度与雷诺应力被调制,绝大部分大部分气泡聚集在上壁面;而在无重力下,液相的湍流强度及雷诺应力基本不变,气泡均匀分布在槽道内.黏度对液相湍流的影响与重力相类似,不同的是无论黏度改变与否,绝大部分气泡均聚集在上壁面处.且气泡加入后重力水平及黏度变化对液相湍流的影响是由气泡对湍流的调制作用和局部黏度变化共同作用的结果.

摘要： Gas-liquid upflow in vertical pipes was widely used in the phase change heat transfer and nuclear reactors. In this paper,the Euler-Euler two-fluid model was applied in the simulation of the gas-liquid upflow with the emphasis on the selections of the closure models. The lift force,wall lubrication force,turbulent dispersion force and bubble induced turbulence(BIT) were studied at a superficial liquid velocity 0.45m/s and superficial gas velocities,0.015m/s and 0.1m/s,respectively. The simulation results showed that:①At low superficial gas velocity,the near wall gas holdup can be optimized with both the lift force and wall lubrication force taken into account. The bubbles reached a relative balance under the effect of this two forces with the result of wall peak of gas fraction and the reasonable simulated liquid velocity;The effect of BIT can be negligible at low superficial gas velocity.②At high superficial gas velocity bubbly flows,the influence of BIT on the simulation results of gas-liquid two phase flow was evident. The simulation results can be improved with the turbulence dissipation source term included,and Troshko model prevailed over Sato model in describing the effect of bubble induced turbulence on the liquid turbulence.③At high superficial gas velocity,the wallpeak of gas holdup occurred with the lift force included,then the peak value can be reduced after the turbulent dispersion force taken into account. While the issue of wall peak still can’t be solved, indicating that turbulence dispersion force was not strong enough to overcome the lift force.%竖直上升管气液两相流广泛应用于相变传热、核反应堆等工业过程。本文以竖直上升气液两相流为研究对象，运用欧拉双流体模型，针对表观液速为0.45m/s、表观气速分别为0.015m/s和0.1m/s的泡状流数值模拟过程中的升力、壁面润滑力、湍流扩散力、气泡诱导湍流（BIT）等封闭模型，开展数值模拟比较研究。模拟发现：①低气速泡状流中，升力和壁面润滑力的同时加入能够改善壁面附近的气含率，气泡在这两个力作用下在径向上达到一个相对平衡，得到与实验气含率类似的壁面峰，模拟的液相速度较合理；低气速时，BIT的影响可以忽略。②高气速泡状流中，BIT 对气-液两相流的模拟结果影响比较明显，湍动耗散源项的加入能使液速分布的模拟结果得到改善，Troshko模型相对Sato模型更能反映气泡诱导湍流对液相湍流的作用。③高气速时升力的引入使气含率产生壁面峰，加入湍流扩散力能使峰值略微降低，但仍没有解决高气速时引入升力出现的气含率壁面峰问题，说明在径向上湍流扩散力还不足以抵抗升力。

摘要： 鉴于泡状流在工业及太空领域均具有广泛的应用前景，综合研究重力及黏度变化对液相湍流的影响是必不可少的。文中采用数值模拟方法，分别研究了气泡加入后重力水平和黏度变化对液相湍流统计量和气相体积分数的影响。结果表明：在常重力下，气泡注入后湍流强度与雷诺应力被调制，绝大部分大部分气泡聚集在上壁面；而在无重力下，液相的湍流强度及雷诺应力基本不变，气泡均匀分布在槽道内。黏度对液相湍流的影响与重力相类似，不同的是无论黏度改变与否，绝大部分气泡均聚集在上壁面处。且气泡加入后重力水平及黏度变化对液相湍流的影响是由气泡对湍流的调制作用和局部黏度变化共同作用的结果。

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： U型管中的气液两相泡状流动在两相流系统中是很常见的,这是因为U型管具有结构紧凑和高换热系数的特点.对于U型管中质量、动量和能量传递过程的分析而言,管中两相分布、速度场和相界面浓度的模拟结果至关重要.然而目前这方面尚未引起足够的关注.本文结合人口平衡模型和两流体模型对内径24mm、曲率半径为96mm 的U型管中的气液泡状流进行了数值模拟,利用均一化MUSIG模型求得人口平衡方程并修正气泡尺寸分布函数.U型管在0°、90°、180°处的相分布数值模拟结果表明,气相和液相的表面速度是气泡运动的最重要控制因素.在较高的气相表面速度下,由于浮升力占主导,气泡聚集于靠近管道外侧;而在较低的气相表面速度下,由于离心力占主导,气泡聚集于靠近管道内侧.这和Usui等人的实验结果符合得很好.另外,本文还研究了在不同流动条件下的气液相对速度分布和相界面浓度.

摘要： 在海洋油气开采及输运过程中,泡状流和段塞流作为最具代表性的气液两相流动,已经引起学术界和工程界的广泛重视.其中,针对下倾管线接立管系统中的气液两相流动,研究工作仍较为有限.本文分别采用实验研究和理论分析的方法对上述结构中的气液流动进行了研究,结合数据处理结果,对其流动特征进行了探讨.

摘要： 本文采用双流体模型耦合界面浓度输运方程对竖直上升管内泡状流进行了三维模拟.结合Wang的泡状流测量实验,研究了不同壁面润滑力作用下管道界面含气率的分布特征.通过实验测量结果与各种壁面润滑力模型计算结果的对比,分析了各种模型对含气率分布的影响.结果表明,Tomiyama及Frank的模型具有相似的特性,高估了壁面润滑力的大小.而Antal的模型作用范围过于狭小,对气泡分布的峰值的预测偏差很大.Hosokawa的模型则较好的预测了含气率的分布.

摘要： 在内径50mm的有机玻璃管中填充直径8mm的玻璃球形成球床通道,利用高速摄影技术对气水两相在球床通道内的泡状流进行了可视化研究.实验得到了以概率密度函数表示的气泡大小和形状的分布特征以及气液相流量对气泡大小和形状分布的影响,获取了气泡圆度和速度与气泡大小之间的关系,并对气泡的破裂和合并现象进行了分析讨论。

摘要： 本文针对低温流体中由于沸腾产生的气液两相流动，使用CFD 方法建立了内径为14mm和18mm的管路模型。在不同倾角和漏热条件下，对泡状流—弹状流的转变过程进行数值模拟。采用VOF 两相流模型，几何界面重构的方法，清晰有效得描述了泡—弹状流的转变过程的两相界面。计算结果表明：（1）热流密度和流型转变位置大致呈线性关系，调整拟合优度为0.91362，漏热量的增加将导致 Taylor 气泡的快速生成；（2）流型转变位置随倾角的增加先增加后减小，该趋势和实验结果相符；（3）流型转变的高度随管径的增大而增加，与实验结果的最大相对误差为14.58%。

摘要： 泡状流已被广泛应用于多种工业过程.为了提高过程效率,就必须深入理解微气泡对液相湍流的调制机理.为了理解微气泡对液相湍流产生的调制机理,采用欧拉-拉格朗日双向耦合方法分别调查了位于粘性底层、过渡层和外层内微气泡对液相湍流的调制情况.结果表明,微气泡对液相湍流的调制与微气泡的位置有关;当微气泡位于湍流外层时,液相湍流被强化;当微气泡位于粘性底层和过渡层时,液相湍流被抑制,而且当微气泡位于过渡层时,出现微气泡减阻现象.

摘要： 在气液两相流实验装置上,对3台具有不同导程叶轮的涡轮流量传感器测量水平气液两相泡状流的特性进行了实验研究.发现随着体积含气率的变化,3台传感器的流量特性曲线、测量相对误差、重复性误差均会发生明显变化.具有较小导程叶轮的传感器,其性能优于其它两台传感器.对造成涡轮流量传感器测量特性改变与误差的原因进行了分析讨论,并对体积含气率变化影响涡轮流量传感器特性的物理机理进行了分析。

摘要： 双环电导探针进行气水两相流相含率测量的研究已经相对成熟，有文献指出，其测量准确率可达到95%。本实验在高含水率的近40个工况点下，利用非侵入式的双螺旋电容探针对竖直上升管中气水两相流含水率进行了测量，并将其结果与双环电导探针的测量结果进行了对比研究。实验证明双螺旋电容探针无论是在均匀泡状流、Taylor 泡状流还是弹状流的情况下进行的含水率测量结果都具有较高的准确性，流型变化对双螺旋电容探针相含率测量结果的影响不大。

摘要： 采用欧拉－拉格朗日模型详细调查了气泡直径、重力水平以及相间作用力对载有小气泡稀疏泡状相分布的影响。调查发现，气泡直径和重力水平对相分布具有重大的影响作用；不同的相间力对相分布的贡献不同，阻力和剪切升力似乎迫使气泡向近壁区域运动，而虚拟质量力和压力梯度力似乎阻止气泡接近壁面。而且发现，并不是所有的非球性气泡能改变升力的方向，聚集在槽道中央区域。最后为进一步理解相分布机理给出作者的观点和研究思路。

摘要： 一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法，该装置包括由主进水管道、主进水室和主进水孔组成的主进水区域，由辅助进水管道和辅助进水室组成的辅助进水区域，由滤芯圆管段、滤芯过渡段和滤芯多孔段组成的滤芯结构，由装置上下管座、滤芯套管、滤芯固定平板和滤芯套管固定平板组成的装置支撑固定结构；气体从滤芯圆管段进入后，经过滤芯过渡段从滤芯多孔段流出并与辅助进水混合向上流动，混合形成的气液两相再与主进水混合，通过调节主进水流量获得不同含气率的泡状两相流，最后进入到棒束通道区域；本发明可以获得较大范围的泡状两相流，满足棒束通道内针对不同含汽率的两相泡状流实验需求；此外，本发明还具有操作简单、稳定性高、装置易于加工和安装等优点。

摘要： 本发明公开了一种抑制自然空化泡状流激波特性用高压通气装置，该装置内部为空腔，装置的底面上设有与通气管连接的通气孔，使得外部气源的气体进入空腔内；装置的顶面上设有与贯通空腔和外界的通气缝；装置通过其底面固定连接在循环水洞的扩张流道上，当循环水洞的扩张流道内产生泡状流激波机制诱导附着型空穴断裂及空泡脱落空化稳定后，通过通气管向装置内部通气，气体进入附着型空穴内部，待通气稳定进行数据采集。本发明能够向自然空化区域通入高压气体来抑制自然空化非定常特性，满足对通气抑制自然空化激波诱导不稳定特性的定量研究。

摘要： 本发明涉及一种槽道泡状流改进型加气装置，使用时可根据实际研究工况所需气泡的大小灵活选择加气方式和出气孔片，其包括电解加气装置和微孔加气装置；其中，电解加气装置包括两块电解板、导线、直流电源、密封垫、夹板和固定装置，微孔加气装置包括加气槽、微孔板、槽盖、压力计、压力控制器和空气压缩机组成，加气槽底部具有槽孔，微孔板上开有微孔，槽孔和微孔沿流动方向呈正三角形排列且槽孔和微孔的孔壁均有一个斜度；使用时，可选用电解加气装置来产生微气泡，微孔加气装置来产生中等尺度气泡，并能根据具体所需气泡的直径更换微孔板。本发明不同于常规槽道加气方式，使用灵活方便，能产生不同尺度的气泡，并能有效控制气泡的均匀程度。

摘要： 本发明属于气液两相流三维测量领域，为提供一种高含气气液泡状流“切片”匹配和三维重建方法，从而对连续帧切片图像进行准确、快速地匹配，进而实现图像插值以及流动结构三维重建。本发明采用的技术方案是，高含气气液泡状流切片匹配及三维重建方法，通过数字图像预处理以及边缘检测算法，对连续帧切片图像进行边缘特征和二维质心坐标提取；以连续帧切片中气泡聚团二维质心和边缘特征为匹配基元，建立对数极坐标系，并通过相位相关补偿，基于对数极径约束、梯度约束以及角度约束实现连续帧切片图像的对应匹配，进而实现层间图像插值和三维重建。本发明主要应用于气液两相流三维测量。

摘要： 本发明属于发动机燃料预处理技术领域，具体为泡状流预混合烃类燃料制备、供给系统及其控制方法，包括油箱、燃油滤清器、可控四通阀、体相纳米尺度泡状流预混合烃类燃料制备系统、体相纳米尺度泡状流预混合烃类燃料储存装置、气液分离器二、高压油泵、高压油轨、喷油器、可控三通阀、电子控制单元、气泡浓度传感器一、液面高度传感器、气泡浓度传感器二、油轨压力传感器、电子控制单元和可控三通阀：所述油箱出口与所述燃油滤清器入口相连，实现液体燃料杂质的过滤，防止供油系统发生堵塞，其结构合理，能够实现对烃类燃料进行预处理，提升燃料与空气的混合均匀性，改善发动机燃料燃烧过程。

摘要： 一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法，该装置包括由主进水管道、主进水室和主进水孔组成的主进水区域，由辅助进水管道和辅助进水室组成的辅助进水区域，由滤芯圆管段、滤芯过渡段和滤芯多孔段组成的滤芯结构，由装置上下管座、滤芯套管、滤芯固定平板和滤芯套管固定平板组成的装置支撑固定结构；气体从滤芯圆管段进入后，经过滤芯过渡段从滤芯多孔段流出并与辅助进水混合向上流动，混合形成的气液两相再与主进水混合，通过调节主进水流量获得不同含气率的泡状两相流，最后进入到棒束通道区域；本发明可以获得较大范围的泡状两相流，满足棒束通道内针对不同含汽率的两相泡状流实验需求；此外，本发明还具有操作简单、稳定性高、装置易于加工和安装等优点。

摘要： 本发明公开了一种抑制自然空化泡状流激波特性用高压通气装置，该装置内部为空腔，装置的底面上设有与通气管连接的通气孔，使得外部气源的气体进入空腔内；装置的顶面上设有与贯通空腔和外界的通气缝；装置通过其底面固定连接在循环水洞的扩张流道上，当循环水洞的扩张流道内产生泡状流激波机制诱导附着型空穴断裂及空泡脱落空化稳定后，通过通气管向装置内部通气，气体进入附着型空穴内部，待通气稳定进行数据采集。本发明能够向自然空化区域通入高压气体来抑制自然空化非定常特性，满足对通气抑制自然空化激波诱导不稳定特性的定量研究。

摘要： 本发明公开了一种用于泡状流的电容层析成像方法，包括如下步骤：电容的测量，二阶有限元模型的建立，灵敏度矩阵建立，数据归一化处理，权值计算以及反演计算，最后成像显示。本发明提供的用于泡状流的电容层析成像方法使用二阶有限元模型计算灵敏度矩阵，对灵敏度矩阵进行两次归一化处理，再根据单元在电场中的位置计算成像权函数，对介质进行加权成像。本发明主要适用于电容层析成像技术对泡状流的成像显示，针对现有的成像算法对圆管中心区域成像质量低的问题，改进灵敏度矩阵的求解与处理流程，使用加权函数对介质分布进行成像，提高泡状流成像质量。

摘要： 本发明涉及一种槽道泡状流改进型加气装置，使用时可根据实际研究工况所需气泡的大小灵活选择加气方式和出气孔片，其包括电解加气装置和微孔加气装置；其中，电解加气装置包括两块电解板、导线、直流电源、密封垫、夹板和固定装置，微孔加气装置包括加气槽、微孔板、槽盖、压力计、压力控制器和空气压缩机组成，加气槽底部具有槽孔，微孔板上开有微孔，槽孔和微孔沿流动方向呈正三角形排列且槽孔和微孔的孔壁均有一个斜度；使用时，可选用电解加气装置来产生微气泡，微孔加气装置来产生中等尺度气泡，并能根据具体所需气泡的直径更换微孔板。本发明不同于常规槽道加气方式，使用灵活方便，能产生不同尺度的气泡，并能有效控制气泡的均匀程度。

摘要： 本实用新型属于发动机燃料预处理技术领域，具体为车用纳米尺度泡状流预混合烃类燃料制备、供给系统，包括油箱、燃油滤清器、可控四通阀、体相纳米尺度泡状流预混合烃类燃料制备系统、体相纳米尺度泡状流预混合烃类燃料储存装置、气液分离器二、高压油泵、高压油轨、喷油器、可控三通阀、电子控制单元、气泡浓度传感器一、液面高度传感器、气泡浓度传感器二、油轨压力传感器、电子控制单元和可控三通阀：所述油箱出口与所述燃油滤清器入口相连，实现液体燃料杂质的过滤，防止供油系统发生堵塞，其结构合理，能够实现对烃类燃料进行预处理，提升燃料与空气的混合均匀性，改善发动机燃料燃烧过程。