两相流

摘要： 背景:血流动力学在动脉瘤的发生、发展过程中起着必不可少的作用,而对于动脉瘤的发生和破裂机制目前尚不明确。目的:分析血液组分对动脉瘤破裂的影响并探讨其作用机制。方法:采集1例52岁女性后交通动脉瘤患者的CT图像,导入到MIMICS 20.0中建立动脉瘤表面模型,并采用软件Geomagic Studio对模型进行处理后导出三维血管壁模型。将血液分别假定为单相流和两相流,采用计算流体力学的方法对动脉瘤以及载瘤动脉内的血流进行数值模拟,分析血液流线流速、壁面的形变位移、壁面切应力以及血液相对血管壁停滞时间等血流动力学参数的变化。结果和结论:①在相同时刻,两种模型内的血液流态基本保持一致,两相流模型与单相流模型相比较具有更高的低壁面剪切应力面积占比,具有更大的形变位移以及血液相对血管壁的高相对停滞时间面积占比更大;②与单相流模型相比,两相流模型更易使血管壁内皮细胞受损,导致结构与功能异常;③两相流模型更易形成血栓,造成血栓脱落导致载瘤动脉瘤的阻塞;④结果表明,两相流模型具有更大的位移,即所受应力更大,在该条件下动脉瘤更易产生破裂。

摘要： 针对质子交换膜燃料电池在机械应力下的气-液两相流进行数学模拟研究,建立了一个二维质子交换膜燃料电池非等温两相流多物理场稳态模型.该模型综合考虑了固体力学、电化学、传热传质以及气液两相流的物理因素,研究了质子交换膜燃料电池在机械应力作用下的两相流分布.计算结果显示:在机械应力作用下,燃料电池肋板下方的多孔介质应力明显大于流道下方的应力,且在肋板和流道交界处下方的气体扩散层会产生明显的应力集中现象;随着电流密度的增加,阴极相对湿度逐渐增加,但阳极相对湿度会减小;液态水仅在阴极产生且主要在肋板下方的多孔介质内形成,其在阴极的饱和度随电流密度的增加而不断增加.

摘要： 在喷雾冷却过程的核态沸腾区,液滴与液膜及液膜内气泡的撞击对过程传热有重要影响。本文建立以水为冷却工质的单液滴撞击带气泡液膜的二维数值模型,模拟研究过程现象和传热规律。结果表明,We为6.94、量纲为1的液膜厚度为0.5(对应液滴速度0.5m/s、液膜厚度1mm)时,撞击过程中液膜扰动不显著、运动形态近似波纹;当We增大到111.11(对应液滴速度2m/s)时,撞击过程中液滴与液膜接合处的表压达到6000Pa,成为颈部射流现象的推动力,并逐步发展形成冠状水花;撞击过程中气泡的存在会阻碍液滴与加热表面的直接接触,但随着气泡的破裂,液滴与加热表面直接接触换热,使撞击点附近表面传热系数远大于其他区域,提高了传热能力,且液膜厚度越小、液滴速度越大,表面传热系数峰值越高。研究结果可为喷雾冷却系统的进一步研究提供理论依据。

摘要： 混流式水轮发电机组在发电排沙时容易因轴向水推力过大发生推力轴瓦烧损事故。基于CFD仿真分析某过流泥沙含量较大的水轮机的轴向水推力。建立水轮机主流道、上冠流道和下环流道的仿真模型,在ANSYS FLUNET中采用雷诺时均N-S方法(RANS)求解各流道含沙水的稳态湍流流场,其中含沙水流通过MIXTURE多相流模型模拟,湍流模型采用RNG k-ε两方程模型。分析了由各流道轴向水推力合成的水轮机全流道水推力随工况参数和含沙水参数的变化,结果表明水轮机转速、水头和泥沙颗粒直径对轴向水推力影响较小,流量、泥沙密度和泥沙含量的影响较大,轴向水推力随流量、泥沙密度或泥沙含量的增大近似线性增大,为采取有效措施减小水轮机轴向水推力起到了指导作用。

摘要： 为研究蒸汽吹扫过程中在阀门关闭时其内部的气液流动情况以及温度场变化状态,使用Ansys/FLUENT软件分析阀门内部的气液两相流和温度场的变化,以此仿真高温蒸汽排水和热传导的过程,并利用热-流-固耦合进一步分析蒸汽吹扫是否会对阀门密封性产生影响,从而探究蒸汽吹扫在解决阀门长期水下工作时海生物吸附问题,以及在低温潮湿环境下去除霜冻凝露的可行性。

摘要： 设计了绕管式换热器实验样件,搭建实验测量系统,以空气和水为工质,在有无均布器两种条件下,研究壳侧流体均布特性变化规律。实验结果表明:无均布器条件下,干度一定,随着总质量流量增大,单相离散系数无明显变化规律,在绝大多数工况下,两相离散系数小于单相离散系数;总质量流量一定,初始时气相离散系数大于液相离散系数,随着干度增大,气相离散系数逐渐减小,最后小于液相离散系数;两相离散系数随干度增大,先减小后增大。设置均布器后,干度一定,当总质量流量增大到一定程度时,随着总质量流量增大,单相和两相离散系数均逐渐减小;总质量流量一定,随着干度增大,液相和两相离散系数没有明显增大的趋势,均布器对液相流体和两相流体均布性能均有所提升。设置均布器后,实验的5种工况两相离散系数最大减小了17.79%。均布器对两相流体周向和径向均布性能均有所提升。

摘要： 均温板作为一种新型的两相流散热技术,具有导热性高、均温性好、热流方向可逆等优点,克服了传统热管接触面积小、热阻大、热流密度不均匀等问题,已经成为解决未来电子工业中高热流密度电子器件散热有效途径之一。本文总结了3种吸液芯种类:微槽道型、烧结粉末型、烧结丝网型,阐述每种毛细芯的制备方法,并比较它们的优缺点;简述了当前国内外对均温板传热传质理论的最新研究进展,学者们利用输运模型沸腾理论捕捉气液界面,确定临界热通量,分析工质在均温板内的流动和传热的规律。本文剖析了影响均温板性能的各个因素,包括流体选择、充液率、热源输入功率大小和分布位置、工作角度等。最后从背景环境角度对均温板的应用方向进行了分析和展望。

摘要： 在燃料电池宏观层面上,提出了电池运行时水平衡计算模型。通过理想气体等一系列简化假设,分别以状态方程和含湿量方程两种推导方式计算燃料电池运行时电池进口水、反应生成水和电池出口水,这两种推导方式无偏差。实验中,电池恒电流运行数小时,采用电池阴阳极出口接汽水分离器的方式,将液态水和气态水分离,液态水的质量称量得到,气态水的质量通过水平衡计算模型计算得到,即通过将水平衡模型与实验耦合,计算实验中电池阴阳极水平衡及电池总体水平衡。结果表明,电池总水平衡的误差在±3%以内。由此可见,水平衡模型可应用于实际燃料电池运行当中,对研究燃料电池运行时水的跨膜运输及水淹现象具有指导意义。

摘要： 采用实验的方法对不混溶的液液两相流体在不同入口结构下的正弦微通道(直通道正弦、波峰正弦和波中正弦)内液滴的流动特性进行了分析。硅油作为离散相,含有0.5%SDS的蒸馏水作为连续相,观测到弹状流、滴状流和射状流。分析了两相流动参数及不同的微通道入口结构对流型和液滴长度的影响。流型受微通道入口结构影响较大,波峰正弦微通道能够生成最大范围的稳定的流型。液滴长度随离散相体积流量和离散相与连续相体积流量之比的增大而增大,随连续相的体积流量和毛细数的增大而降低。微通道入口结构对液滴长度有影响,直通道的正弦微通道内液滴长度最短,更有利于液滴的形成。三种通道生成的液滴中,最大的液滴尺寸是最小的液滴尺寸的1.15~1.39倍,但正弦流动段对液滴速度几乎没有影响。

摘要： 氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)是一种新型二维平面结构碳纳米材料,具有高导热性和强亲水性。通过实验研究GO纳米流体对脉动热管(PHP)启动及传热的影响。PHP是由3个弯头构成的闭式回路,采用垂直底部加热,功率范围10~105 W;冷凝段强制风冷。去离子水为基液,GO浓度范围0.02%~0.11%(质量分数);固定充液率约50%。结果表明:适当添加GO纳米颗粒可有效改善启动性能。当浓度为0.05%、0.08%时,启动温度可分别降低28.6°C(33.9%)、26.2°C(31.1%),启动时间分别缩短320 s(19.5%)、304 s(18.5%),启动过程更加平稳。GO纳米流体对PHP的传热强化作用与浓度及功率有关。当浓度在0.02%~0.08%范围、加热功率在20~105 W范围时,传热强化率在18.6%~57.1%之间,强化作用明显。在上述浓度范围(0.02%~0.08%)内,随着加热功率增加,热性能改善程度先增加,而后逐渐减少;加热功率为30 W时,热性能改善程度可达到46.1%~57.1%。最后,在实验基础上,综合应用Ku、Bo、Mo、Pr、Ja*等无量纲数组合,拟合得到实验关联式预测GO/水PHP传热性能。

摘要： 目前世界上最快的超级计算机系统功耗突破15000kW,单芯片功耗达到300W.两相流冷却利用冷却工质汽化潜热吸收热量,具有换热系数高,工质流量小,温度均衡性好,便于自然冷却和废热利用等优势.对比了浸没式冷却与两相流冷却的优缺点,从沸腾状态控制、冷却工质选择、换热效果强化三个方面对两相流冷却进行了技术分析,构建了应用于超级计算机散热的两相流冷却系统.

摘要： 微通道换热器具有换热效率高,尺寸小等优点,在电子设备散热领域应用广泛.微通道换热器的内部结构会对其换热能力有很大影响.本文通过数值模拟方法对微通道换热器的结构进行了优化设计研究.本文研究了微通道换热器几何结构中的三个主要参数(微通道凸起的高度、宽度和间距),并对每一种几何参数进行了计算,根据CFD仿真计算后结果,得到了更好的微通道换热器的几何结构.在CFD计算中,采用了两相流模型,并设定发热面热流密度为400W/cm2,制冷剂为0°C纯水,流速2m/s.最终确定的最优构型为微通道凸起高度2.0mm,宽度0.20mm,间距0.15mm,可使发热面温度降低到36°C.

摘要： 在油田的稠油开采中，一般采用注汽热采的方式。针对新疆油田凤城作业区油井,进行了现场分析,提出了解决方案.油田注汽锅炉的湿蒸汽流量计量采用汽水两相流流量计量技术.使用涡街-V锥联合式湿蒸汽两相流量测量装置,对作业区SAGD工艺井口的注入蒸汽流量进行测量监控,完成工况条件下,锅炉湿蒸汽干度和流量的测量.取得汽质量流量精度达到士5.0％,湿蒸汽干度精度士5.0％的测量精度.为进一步提高油井的开采率提供技术保障.

摘要： 利用FLUENT对某AP1000核电汽轮机中压阀内的两相流动进行数值模拟.分别对调节阀在90°、40°、10°三种开度下的两相流与单相流流场比较分析,并对阀门压损以及影响压损的因素进行研究.结果表明:两相流在阀内的最大流速低于同等开度下单相流的最大流速,湿蒸汽两相流随开度的压损变化规律与单相流相似,但两相流的压损将近为单相流的两倍;蒸汽中水滴粒径大小对压力损失的影响较小,而蒸汽含水率对阀门压损影响非常大.

摘要： 核电厂二回路系统中可能发生的故障瞬态工况可能导致严重安全事故,其全范围模拟和分析必不可少.同时,随着核电的不断发展,核电将参与电网调峰,这就要求常规岛系统更加准确的模拟和计算.为实现二回路系统全范围实时模拟,本文提出一种等效内热源法解决换热器中由含气量变化的气液两相流引起的RELAP5计算发散的问题,并基于此法对中国大型先进压水堆的二回路进行建模分析.根据电厂的实际布置,本文所建立的二回路模型稳态运行参数与设计值之间的误差小于2％,100％到40％间各瞬态工况稳态运行时关键参数与设计值误差在可接受范围内.为实现压水堆一、二回路耦合打下基础。

摘要： 本文基于自适应网格开发了三维两相流数值波浪水池,并进行相应验证.采用分步法求解两相Navier-Stokes方程,并采用VOF方法捕捉自由表面,网格结构的变化使用开源库Paramesh进行控制.首先模拟剪切流问题验证VOF方法,然后分别模拟线性液舱晃荡问题和孤立波传播问题验证当前模型.所有计算结果均与理论解进行比较,结果吻合良好,计算效率相对于均匀网格大大提升,证明了当前模型的准确性和可行性.

摘要： 本文发展一个清晰界面算法计算模拟不可压缩且不混溶之两相流场.对于界面追蹝的部分,在流体体积法(VOF)的架构下,利用一个通量揉合策略结合上风与下风算则对每个纲格格面决定其对流通量,并藉此保持界面的清晰度与形状.同时,从流体体积函数重建一个符号距离函数,并藉此准确得到界面的曲率与法向向量.基于符号距离函数的资讯,使用一个质量回复技巧来消除大于一或小于零之非物理量并同时保持质量守恒.在数值求解暂态不可压缩之那威尔-史托克方程式方面,使用四步分步算法运用在同心结构纲格系统并结合一个动量内插技巧去避免压力棋盘状之扰动现象.藉由各种标准测试范例验证此计算方法之效率与准确度.本方法可成功计算二维T型微管流,并进一步研究T型管中液滴生成之物理问题.

摘要： 基于空泡动力学和两相流理论,应用数值模拟技术对涡旋式液泵进行模拟,其中流体域的变化通过局部弹性变形和网格重构来实现.得到了涡旋泵在0.5mm啮合间隙下的流场,并对其将要发生空化的地方进行预测.结果表明,在空化条件下,成功得到0.5mm啮合间隙值时空化发生、发展的过程.动涡旋盘运动到的角度不同,发生空化的位置也不同,这是一个动态模拟的过程.空化的发生会造成涡旋式液泵运行不稳定的情况,影响涡旋式液泵的工作状况.

摘要： 多孔微通道以去离子水为工质,探讨多孔微通道结构参数、工质过冷度和流量对沸腾换热性能和流动不稳定性进行研究,并与普通微通道进行了对比研究.多孔微通道的烧结粒径分别为30μm、50μm、90μm底厚为200μm和400μm,工质质量流率范围是71‐213kg/m2·s,工质入口温度为60°C和80°C.详细探索多孔微通道结构参数的具体影响.研究发现:多孔微通道最优的厚度粒径比为2‐5,粒径90μm、底厚200μm、400μm与粒径50μm、底厚200μm的多孔微通道换热性能提升最为显著,换热系数最高为铜基微通道的5倍.多孔微通道壁面过热度都小于铜基微通道,换热系数在中高热流密度时随质量流率增加逐渐增大.

摘要： 多孔微通道以去离子水为工质,探讨多孔微通道结构参数、工质过冷度和流量对沸腾换热性能和流动不稳定性进行研究,并与普通微通道进行了对比研究.多孔微通道的烧结粒径分别为30μm、50μm、90μm底厚为200μm和400μm,工质质量流率范围是71‐213kg/m2·s,工质入口温度为60°C和80°C.详细探索多孔微通道结构参数的具体影响.研究发现:多孔微通道最优的厚度粒径比为2‐5,粒径90μm、底厚200μm、400μm与粒径50μm、底厚200μm的多孔微通道换热性能提升最为显著,换热系数最高为铜基微通道的5倍.多孔微通道壁面过热度都小于铜基微通道,换热系数在中高热流密度时随质量流率增加逐渐增大.

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： 本发明公开了两相流催化膜的制备方法、两相流催化膜及其应用，该方法包括以下步骤：将质量体积比为1g:100～150ml的碳化硅和超纯水均匀混合，超声至溶解均匀；加入与超纯水体积比为1:15～1:20、浓度为1M的氯钯酸钠溶液，在室温下充分搅拌后冷却至4～6°C，逐滴加入与超纯水的体积比为1:4～1:6、浓度为1M的硼氢化钠溶液，然后在冰水浴中超声至混合均匀后继续充分搅拌20～24h；离心至上清液澄清，依次用乙醇和水洗涤沉淀物，在60～70°C下干燥得到钯/碳化硅纳米颗粒，最后将钯/碳化硅纳米颗粒通过聚偏二氟乙烯膜，制得两相流催化膜。本方法制得的两相流催化膜可以有效提升催化反应速率，减少能源消耗，有效控制有机污染物进入水体中，保障饮用水安全。

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： 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。