垂直放置矩形微通道內(nèi)氣液二相流流型

對(duì)水力直徑90.6μm、寬深比9.668的矩形硅微通道中的流動(dòng)冷凝過(guò)程進(jìn)行了可視化研究。研究發(fā)現(xiàn),寬矩形硅微通道中的冷凝,沿程主要有珠狀-環(huán)狀復(fù)合流、噴射流和彈狀-泡狀流等流型。在珠狀-環(huán)狀復(fù)合流區(qū),冷凝液膜可覆蓋通道豎直側(cè)壁,而在通道長(zhǎng)邊上,仍然為珠狀凝結(jié)。噴射流位置隨著入口蒸氣reynolds數(shù)的增大而延后,通道截面形狀對(duì)流動(dòng)冷凝不穩(wěn)定性也存在很大影響。噴射流之后為彈狀-泡狀流,彈狀氣泡沿程逐漸縮短,并在表面張力的作用下收縮成圓球形氣泡。冷凝通道的平均傳熱系數(shù)將隨著入口蒸氣reynolds數(shù)的增大而增大。

輔助高速攝影儀對(duì)正方形小通道內(nèi)氮?dú)?水兩相流向上流動(dòng)進(jìn)行可視化觀察,對(duì)流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,獲得了典型的流型圖像。采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)流型圖像進(jìn)行了處理,檢測(cè)得到氣相的周長(zhǎng)、面積,并通過(guò)提出的假想圓柱體模型計(jì)算和統(tǒng)計(jì)得到了截面含氣率。將壓降實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果與典型的分相流、均相流壓降模型預(yù)測(cè)值比較,結(jié)果表明,chisholm關(guān)系式能較好地預(yù)測(cè)兩相流的壓降變化,lee&lee關(guān)系式和dukler關(guān)系式可較好地預(yù)測(cè)低表觀速度時(shí)的兩相流壓降。

氣液兩相流技術(shù)是蒸發(fā)冷卻電機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題,本文圍繞電機(jī)空心導(dǎo)線內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的研究展開(kāi)論述,從經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀ㄏ竽Ｐ蛢蓚€(gè)角度敘述了近年來(lái)微矩形管道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)取得的進(jìn)展及存在的問(wèn)題,并提出了新的研究方向。介紹了蒸發(fā)冷卻電機(jī)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)展望

對(duì)球形顆粒填充通道內(nèi)的空氣-水豎直向上兩相流動(dòng)流型進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)段填充球直徑分別為3、5和8mm,氣相表觀流速為0.005～1.172m/s;液相表觀流速為0.004～0.093m/s。實(shí)驗(yàn)觀察得到4種典型流型:泡狀流、串狀流、液柱脈沖流和乳沫脈沖流,并繪制出流型圖,其中脈沖流占據(jù)較大區(qū)域。通過(guò)與常規(guī)通道流型圖對(duì)比發(fā)現(xiàn):由于填充顆粒的影響,球床通道泡狀流區(qū)域較常規(guī)通道顯著減小。對(duì)比3種球床通道流型圖得到:隨著顆粒直徑的增加,串狀流區(qū)域增大;在低液相流速下,對(duì)于8mm直徑顆粒,串狀流可直接過(guò)渡到乳沫脈沖流。

對(duì)旋轉(zhuǎn)矩形通道內(nèi)的湍流流動(dòng)和換熱進(jìn)行了直接數(shù)值模擬.非穩(wěn)態(tài)n-s方程的空間離散采用二階中心差分法,時(shí)間推進(jìn)采用二階顯式adams-bashforth格式.分析了旋轉(zhuǎn)對(duì)通道截面上主流平均速度、截面流速以及截面平均溫度的影響,結(jié)果表明:在不考慮離心力的作用時(shí),隨旋轉(zhuǎn)數(shù)的增大,管道截面的平均速度減小,平均湍動(dòng)能減小,與靜止時(shí)相比,旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時(shí)平均湍動(dòng)能減小了33%;在考慮離心力的影響時(shí),對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均速度增大,平均湍動(dòng)能增大,而對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,結(jié)果相反.在旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時(shí),與不考慮浮升力相比,對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均湍動(dòng)能增大了17%,而對(duì)于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,平均湍動(dòng)能減小了43%.

變制冷劑流量制冷循環(huán)性能與氣液兩相流流型的研究——介紹實(shí)驗(yàn)應(yīng)用流動(dòng)顯示方法等內(nèi)容！

對(duì)水平放置矩形截面螺旋通道內(nèi)彈狀流的流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了不同周角下的氣彈演變過(guò)程和局部流動(dòng)特征,結(jié)果表明,其流動(dòng)特性會(huì)隨著螺旋周角位置的變化而變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),同一工況下,不同轉(zhuǎn)角氣彈的運(yùn)動(dòng)速度、頻率和長(zhǎng)度分布不盡相同。重力和離心力的相對(duì)大小決定著內(nèi)外壁面液膜的厚度,給出了同一條件下,不同時(shí)刻的液膜厚度的演變過(guò)程。最后對(duì)下降液膜的運(yùn)動(dòng)速度展開(kāi)了分析研究,在螺旋上升過(guò)程中,液膜下降速度逐漸減小,在螺旋下降段,液膜速度明顯增大。

氣液兩相流流型振蕩誘發(fā)制冷循環(huán)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究——研究利用變制冷劑流量制冷循環(huán)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)合流動(dòng)顯示方法發(fā)現(xiàn)：1)蒸發(fā)器出口的制冷劑氣液兩相流流型存在過(guò)熱蒸汽流和霧狀流兩種型式，二者之間存在一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)渡區(qū)域，此時(shí)，兩種流型閃動(dòng)交替出現(xiàn)，回氣...

以垂直向上窄縫矩形通道內(nèi)去離子水為流動(dòng)介質(zhì),對(duì)單相等溫流動(dòng)及恒熱流密度條件下的單相傳熱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,窄縫矩形通道內(nèi)的單相等溫流動(dòng)特性及單相傳熱特性并未偏離常規(guī)尺度通道內(nèi)的相關(guān)規(guī)律,采用經(jīng)典理論解或關(guān)系式能獲得較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。

利用realizablek-ε湍流模型對(duì)帶缺口的梯形擾流片進(jìn)行流動(dòng)和傳熱特性的數(shù)值模擬,研究了梯形擾流片的缺口位置及流動(dòng)方式對(duì)矩形通道內(nèi)流場(chǎng)以及傳熱的影響,同時(shí)通過(guò)對(duì)渦量、流線、流速分布、壓力變化、湍流強(qiáng)度等的分析,揭示了擾流片強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。結(jié)果表明,逆流時(shí)nusselt數(shù)比順流時(shí)提高了21.7%,同時(shí)摩擦因子也提高了25%。順流時(shí)內(nèi)側(cè)缺口繞流片提高了傳熱系數(shù)的同時(shí)也增加了摩擦阻力,而外側(cè)缺口的繞流片降低了傳熱系數(shù)同時(shí)也降低了形狀阻力。研究發(fā)現(xiàn)較低reynolds數(shù)下(10000<re<14000),逆流體現(xiàn)了較好的綜合性能,但較高reynolds數(shù)下(14000<re<20000),帶缺口的繞流片則表現(xiàn)更好的綜合性能。由于kelvin-helmholtz不穩(wěn)定性導(dǎo)致了繞流片頂端后緣產(chǎn)生自由剪切層并誘發(fā)了發(fā)夾渦;繞流片的前后壓差導(dǎo)致了流場(chǎng)內(nèi)流體的旋流運(yùn)動(dòng),形成了兩個(gè)縱向渦;擾流片背面的逆壓梯度產(chǎn)生了回流并形成回流渦?？v向渦強(qiáng)化了壁面與流動(dòng)中心的對(duì)流傳遞過(guò)程,發(fā)夾渦則強(qiáng)化了主流區(qū)的流動(dòng)混合,兩種渦的共同作用加速了壁面的熱量交換,實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化傳熱。

以空氣、水為工質(zhì),對(duì)進(jìn)口和出口水平管內(nèi)氣液兩相流流過(guò)閘閥的局部阻力特性進(jìn)行了研究。管內(nèi)直徑38mm、閥門(mén)通徑40mm。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)出了空氣和水兩相流體流過(guò)閘閥時(shí)的局部阻力變化規(guī)律,并與前人的結(jié)果進(jìn)行比較,提出了閘閥局部阻力修正系數(shù),計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)符合良好。

用鹽水示蹤、微機(jī)采樣來(lái)研究垂直管道浸取器回彎頭內(nèi)單相流的流動(dòng)模型。選用擴(kuò)散模型。將回彎頭分解為直管段和回彎兩部分。在設(shè)備的進(jìn)口和出口同時(shí)檢測(cè)應(yīng)答,用矩陣法轉(zhuǎn)換成理想脈沖的應(yīng)答,求取回彎的混合擴(kuò)散參數(shù),并作關(guān)聯(lián)。

在四種地基條件下,對(duì)剛性矩形涵洞進(jìn)行施工過(guò)程有限元模擬,分析涵洞土壓力變化規(guī)律,討論溝槽寬度和地基剛度對(duì)涵洞頂垂直土壓力的影響.結(jié)果表明,地基與回填土體彈模比相同條件下,洞頂垂直土壓力系數(shù)呈先曾后減的趨勢(shì);填土高與槽寬比相同條件下,洞頂垂直土壓力系數(shù)隨地基與回填土體彈模比的增大而增大;地基彈性模量增大時(shí),涵洞頂部的土壓力增大.

針對(duì)污垢沉積而導(dǎo)致高爐冷卻壁傳熱效率降低的疑難問(wèn)題,通過(guò)在冷卻水管內(nèi)加入固相顆粒以形成液固兩相流,從而改變兩相流體對(duì)冷卻水管的傳熱和抗垢性能。在不同固相體積分?jǐn)?shù)下進(jìn)行了冷卻水管內(nèi)液固兩相流動(dòng)的傳熱和抗垢性能研究。研究結(jié)果表明,由于固相顆粒的擾動(dòng)和剪切效應(yīng),不僅可以增大冷卻水管傳熱系數(shù)和強(qiáng)化傳熱效果,而且增強(qiáng)了抗污垢能力,延長(zhǎng)了設(shè)備的高效運(yùn)行時(shí)間,實(shí)現(xiàn)冷卻壁的長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

一織廠，豐r習(xí)，型／建-／自制氣流流型測(cè)定裝置 豐富空調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 紡織廠車間氣流組織測(cè)定是一項(xiàng)十分重 要的工作，它包括溫度分布的測(cè)定，速度分 布的l測(cè)定和氣流流型的測(cè)定。前兩項(xiàng)內(nèi)窖現(xiàn) 有的溫度速度測(cè)量?jī)x表儀器已經(jīng)基本上滿 足了測(cè)定的需要，而氣流流型的測(cè)定卻投有 現(xiàn)成的裝置．為此，我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室與空調(diào) 實(shí)驗(yàn)室臺(tái)作．參考有關(guān)資料，自制了氣流流型 鍘定發(fā)煙裝置?，F(xiàn)將裝置及效果等簡(jiǎn)述如下： 一 ，氣逮藏塹蔫定發(fā)姻裝置簡(jiǎn)介 l、發(fā)煙裝置原理及結(jié)構(gòu) 1)原理： 當(dāng)無(wú)色nh，氣與hcl氣接觸反應(yīng)時(shí)， 會(huì)生成白色nh．cl結(jié)晶。由于此結(jié)晶顆粒 微小，會(huì)飄浮在空中，形成自色煙霧，如遇 空氣流動(dòng)，則隨之流動(dòng)本裝置即利用此原 理測(cè)定氣流流型。反應(yīng)式如下： 整理相關(guān)因索列表如下： 品假設(shè)單位耗1噸紗噸紗需

為了研究植物水分通道導(dǎo)管內(nèi)流等雷諾數(shù)小于1的微通道內(nèi)流流場(chǎng)特性,采用micro-piv試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)和fluent軟件,通過(guò)設(shè)置合適的多孔介質(zhì)區(qū)域厚度與動(dòng)量源項(xiàng),建立多孔介質(zhì)模型模擬壁面粗糙元影響的數(shù)值模擬方法,在雷諾數(shù)分別為0.15,0.25和0.35時(shí),對(duì)斷面尺寸為400μm×400μm的方截面直微通道內(nèi)流流場(chǎng)進(jìn)行研究,并將試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果與直接對(duì)控制方程解析求解所得的解析解進(jìn)行比較.結(jié)果表明:微尺度通道往往具有壁面相對(duì)粗糙度高的特性,該特性對(duì)通道內(nèi)流場(chǎng)分布造成的影響,在雷諾數(shù)很低的情況下,仍然不可忽視.解析解是針對(duì)常規(guī)尺度通道推出的,未考慮微通道較高的相對(duì)粗糙度對(duì)流場(chǎng)的影響,雖然其流場(chǎng)速度廓線的變化趨勢(shì)與試驗(yàn)值相近,但其值在距離流道中心小于0.04mm的主流區(qū)小于試驗(yàn)值,而在距離流道中心大于0.04mm的近壁區(qū)大于試驗(yàn)值.采用多孔介質(zhì)模擬壁面粗糙元?jiǎng)t可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)方截面直微通道低雷諾數(shù)內(nèi)流的模擬,試驗(yàn)值所得數(shù)據(jù)點(diǎn)與模擬值所成曲線重合.

本文基于分離流模型,建立了垂直向上流動(dòng)環(huán)形通道內(nèi)環(huán)狀流的三流體模型,并對(duì)干涸點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。比較計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者符合較好。結(jié)果顯示:當(dāng)干涸點(diǎn)發(fā)生在內(nèi)管并且外管熱流密度不變時(shí),臨界含汽率隨曲率和間隙的減小而增大,當(dāng)干涸點(diǎn)發(fā)生在外管且內(nèi)管熱流密度不變時(shí),情況相反;對(duì)于固定的間隙,當(dāng)外管內(nèi)徑大于20mm時(shí),或間隙小于0.5mm時(shí),壓力和質(zhì)量流速對(duì)臨界含汽率的影響非常微弱。

在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用小波分析的方法對(duì)窄矩形通道內(nèi)兩相流的流型進(jìn)行有效的識(shí)別,為在不可視或不能進(jìn)行攝影測(cè)試技術(shù)特殊情況下提供了有效識(shí)別方法。通過(guò)可視化觀察發(fā)現(xiàn),窄矩形通道內(nèi)兩相流流型主要有泡狀流、彈狀流、攪混流和環(huán)狀流。采用小波分析法給出了4種流型的功率密度圖,并結(jié)合每種流型的特征及壓差波動(dòng)特性,對(duì)每種流型的頻率分布范圍及最大能量分布范圍給出了界定。因此,利用頻率分布特征值及最大能量分布值可對(duì)流型進(jìn)行有效的識(shí)別和判定。

準(zhǔn)確判斷輸氣管道內(nèi)氣液兩相流流型是深入輸氣管道工程研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文分別介紹了垂直上行管段和水平管段兩種情況下輸氣管道內(nèi)氣液兩相流的流型的分類方法,分析了影響輸氣管道內(nèi)氣液兩相流流型的主要因素,并研究了目前主要的輸氣管道氣液兩相流流型的監(jiān)測(cè)技術(shù),對(duì)于輸氣工程研究與應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

本文以去離子水為工質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),研究垂直矩形窄通道換熱特性。采用單側(cè)壁面加熱,改變工質(zhì)流動(dòng)參數(shù),分析沿流動(dòng)方向的壁面溫度分布特性和測(cè)溫點(diǎn)處的局部換熱系數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明:以對(duì)流沸騰為主的階段,換熱系數(shù)隨著質(zhì)量流速的增加而增加,入口溫度對(duì)于換熱系數(shù)基本沒(méi)有影響;當(dāng)干度χ0.1時(shí),換熱系數(shù)隨著干度的增加而基本保持不變。以核態(tài)沸騰為主的階段,換熱系數(shù)隨干度的增加而略微上升,隨入口溫度的升高而增加。

在可視化觀察的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)研究了矩形通道高寬比對(duì)兩相流動(dòng)阻力和流型關(guān)系的影響。實(shí)驗(yàn)選擇了3種通道尺寸的實(shí)驗(yàn)段,截面寬度相同,全部為43mm,高度分別為1.41、3和10mm,根據(jù)受限因子co,前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)段屬于窄通道,第3個(gè)屬于常規(guī)通道。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:高寬比不同時(shí),隨著氣相流速的增加,通道內(nèi)兩相流動(dòng)壓降呈不同的變化趨勢(shì)。對(duì)于10mm通道,低氣相流量時(shí)重位壓降占主要成分,而對(duì)于1.41mm和3mm通道,摩擦壓降占主要成分;隨著氣相流量的增大,總壓降中摩擦壓降的比例也增大;對(duì)于10mm矩形通道,可利用壓降變化規(guī)律確定攪混流的發(fā)生范圍。

在機(jī)玻璃豎直矩形通道內(nèi)，以空氣和去離子水為工質(zhì)獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。據(jù)此對(duì)豎直矩形小通道內(nèi)均相流模型的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，采用mcadams兩相粘度時(shí)均相流模型及chen等提出的修正均相流模型能較好用于1．41mm間隙通道壓降的預(yù)測(cè)，平均絕對(duì)誤差分別為10．92％和12．20％；采用mcadams兩相粘度時(shí)均相流模型對(duì)于3mm間隙通道在兩相雷諾數(shù)jrp大于6000時(shí)平均絕對(duì)誤差為10．04％，但氣．液兩相脅較低時(shí)預(yù)測(cè)偏差較大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到了均相流模型適用于3mm間隙通道的范圍；針對(duì)兩相re較低的區(qū)域擬合得到了新的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，其預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值符合較好。