垂直放置矩形微通道內(nèi)氣液二相流流型

對水力直徑90.6μm、寬深比9.668的矩形硅微通道中的流動冷凝過程進(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,通道截面形狀對流動冷凝不穩(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。

輔助高速攝影儀對正方形小通道內(nèi)氮?dú)?水兩相流向上流動進(jìn)行可視化觀察,對流動特性進(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)對流型圖像進(jìn)行了處理,檢測得到氣相的周長、面積,并通過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)測值比較,結(jié)果表明,chisholm關(guān)系式能較好地預(yù)測兩相流的壓降變化,lee&lee關(guān)系式和dukler關(guān)系式可較好地預(yù)測低表觀速度時的兩相流壓降。

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)鍵問題,本文圍繞電機(jī)空心導(dǎo)線內(nèi)氣液兩相流動的研究展開論述,從經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀ㄏ竽Ｐ蛢蓚€角度敘述了近年來微矩形管道內(nèi)氣液兩相流動取得的進(jìn)展及存在的問題,并提出了新的研究方向。介紹了蒸發(fā)冷卻電機(jī)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀和未來展望

對球形顆粒填充通道內(nèi)的空氣-水豎直向上兩相流動流型進(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。通過與常規(guī)通道流型圖對比發(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,對于8mm直徑顆粒,串狀流可直接過渡到乳沫脈沖流。

對旋轉(zhuǎn)矩形通道內(nèi)的湍流流動和換熱進(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,時間推進(jìn)采用二階顯式adams-bashforth格式.分析了旋轉(zhuǎn)對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,隨旋轉(zhuǎn)數(shù)的增大,管道截面的平均速度減小,平均湍動能減小,與靜止時相比,旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時平均湍動能減小了33%;在考慮離心力的影響時,對于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均速度增大,平均湍動能增大,而對于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,結(jié)果相反.在旋轉(zhuǎn)數(shù)為1.5時,與不考慮浮升力相比,對于徑向旋轉(zhuǎn)軸向出流,平均湍動能增大了17%,而對于徑向旋轉(zhuǎn)軸向入流,平均湍動能減小了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)用流動顯示方法等內(nèi)容！

對水平放置矩形截面螺旋通道內(nèi)彈狀流的流動特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)獲得了不同周角下的氣彈演變過程和局部流動特征,結(jié)果表明,其流動特性會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)動速度、頻率和長度分布不盡相同。重力和離心力的相對大小決定著內(nèi)外壁面液膜的厚度,給出了同一條件下,不同時刻的液膜厚度的演變過程。最后對下降液膜的運(yùn)動速度展開了分析研究,在螺旋上升過程中,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)平臺結(jié)合流動顯示方法發(fā)現(xiàn)：1)蒸發(fā)器出口的制冷劑氣液兩相流流型存在過熱蒸汽流和霧狀流兩種型式，二者之間存在一個轉(zhuǎn)變過渡區(qū)域，此時，兩種流型閃動交替出現(xiàn)，回氣...

以垂直向上窄縫矩形通道內(nèi)去離子水為流動介質(zhì),對單相等溫流動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)測結(jié)果。

利用realizablek-ε湍流模型對帶缺口的梯形擾流片進(jìn)行流動和傳熱特性的數(shù)值模擬,研究了梯形擾流片的缺口位置及流動方式對矩形通道內(nèi)流場以及傳熱的影響,同時通過對渦量、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nusselt數(shù)比順流時提高了21.7%,同時摩擦因子也提高了25%。順流時內(nèi)側(cè)缺口繞流片提高了傳熱系數(shù)的同時也增加了摩擦阻力,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)致了流場內(nèi)流體的旋流運(yùn)動,形成了兩個縱向渦;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)化了壁面與流動中心的對流傳遞過程,發(fā)夾渦則強(qiáng)化了主流區(qū)的流動混合,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),對進(jìn)口和出口水平管內(nèi)氣液兩相流流過閘閥的局部阻力特性進(jìn)行了研究。管內(nèi)直徑38mm、閥門通徑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閘閥時的局部阻力變化規(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)采樣來研究垂直管道浸取器回彎頭內(nèi)單相流的流動模型。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)口和出口同時檢測應(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,對剛性矩形涵洞進(jìn)行施工過程有限元模擬,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;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,涵洞頂部的土壓力增大.

針對污垢沉積而導(dǎo)致高爐冷卻壁傳熱效率降低的疑難問題,通過在冷卻水管內(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,延長了設(shè)備的高效運(yùn)行時間,實(shí)現(xiàn)冷卻壁的長期高效運(yùn)行。

一織廠，豐r習(xí)，型／建-／自制氣流流型測定裝置 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定是一項(xiàng)十分重 要的工作，它包括溫度分布的測定，速度分 布的l測定和氣流流型的測定。前兩項(xiàng)內(nèi)窖現(xiàn) 有的溫度速度測量儀表儀器已經(jīng)基本上滿 足了測定的需要，而氣流流型的測定卻投有 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)室臺作．參考有關(guān)資料，自制了氣流流型 鍘定發(fā)煙裝置。現(xiàn)將裝置及效果等簡述如下： 一 ，氣逮藏塹蔫定發(fā)姻裝置簡介 l、發(fā)煙裝置原理及結(jié)構(gòu) 1)原理： 當(dāng)無色nh，氣與hcl氣接觸反應(yīng)時， 會生成白色nh．cl結(jié)晶。由于此結(jié)晶顆粒 微小，會飄浮在空中，形成自色煙霧，如遇 空氣流動，則隨之流動本裝置即利用此原 理測定氣流流型。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)流流場特性,采用micro-piv試驗(yàn)測量技術(shù)和fluent軟件,通過設(shè)置合適的多孔介質(zhì)區(qū)域厚度與動量源項(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,對斷面尺寸為400μm×400μm的方截面直微通道內(nèi)流流場進(jìn)行研究,并將試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果與直接對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粗糙度高的特性,該特性對通道內(nèi)流場分布造成的影響,在雷諾數(shù)很低的情況下,仍然不可忽視.解析解是針對常規(guī)尺度通道推出的,未考慮微通道較高的相對粗糙度對流場的影響,雖然其流場速度廓線的變化趨勢與試驗(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)模擬壁面粗糙元則可以有效地實(shí)現(xiàn)對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環(huán)形通道內(nèi)環(huán)狀流的三流體模型,并對干涸點(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,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,情況相反;對于固定的間隙,當(dāng)外管內(nèi)徑大于20mm時,或間隙小于0.5mm時,壓力和質(zhì)量流速對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窄矩形通道內(nèi)兩相流的流型進(jìn)行有效的識別,為在不可視或不能進(jìn)行攝影測試技術(shù)特殊情況下提供了有效識別方法。通過可視化觀察發(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特性,對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流型進(jìn)行有效的識別和判定。

針對不同系統(tǒng)運(yùn)行條件及土壤電阻率對接地極設(shè)計(jì)的影響進(jìn)行分析,指出了額定電流持續(xù)運(yùn)行時間較長會導(dǎo)致發(fā)熱問題嚴(yán)重,電極井孔徑擴(kuò)大,增加施工難度,土壤電阻率對溢流密度及不均勻程度、跨步電壓值的影響較大.提出了合理優(yōu)化接地極設(shè)計(jì)條件,降低額定電流持續(xù)運(yùn)行時間,盡量降低最大溢流密度及不均勻程度,減小電極地面跨步電壓值的建議.此外,計(jì)算表明與水平型接地極相比,垂直型直流接地極并不能減小對周圍環(huán)境的影響,不同型式直流接地極對周圍環(huán)境的影響差別很小.

微通道散熱器具有體積小、流速小、壓降小、散熱高等優(yōu)點(diǎn),隨著工業(yè)微型化的發(fā)展,微型散熱器的應(yīng)用越來越廣泛.已有的研究表明,微通道的散熱性能主要決定于微通道的幾何參數(shù)和流體的流動情況,相對于三角形和梯形結(jié)構(gòu),矩形微通道具有更好的散熱性能.基于ansysworkbench有限元軟件,對長度為40mm,不同截面尺寸的單通道內(nèi)流體流動及傳熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出具有較小壓降、較大散熱效率的微通道尺寸.對優(yōu)化后的模型計(jì)算分析,在一定流體流速和溫度的初始狀態(tài)下,基底給一定熱通量,經(jīng)過計(jì)算,散熱器可運(yùn)輸?shù)臒嵬枯^高,壓降較低,熱傳遞效率較大,散熱器具有良好的工作性能.

微通道內(nèi)液液兩相流的壓力降對系統(tǒng)內(nèi)部熱量和質(zhì)量傳遞具有重要影響。針對環(huán)己烷-含0.3%sds(十二烷基硫酸鈉)蒸餾水液液兩相系統(tǒng),利用高速攝像儀對2種不同深寬比的矩形截面直管微通道內(nèi)的液液兩相流進(jìn)行了實(shí)時觀測和記錄,用壓差變送器測定了其在彈狀流型下的壓力降。微通道尺寸(深度×寬度)分別為400μm×600μm,400μm×800μm。結(jié)果表明:彈狀流型下的壓力降隨系統(tǒng)各相流率、毛細(xì)數(shù)、雷諾數(shù)、連續(xù)相黏度的增加而增加,隨兩相速度比值的增加而減小,且當(dāng)毛細(xì)數(shù)ca>0.015或雷諾數(shù)re>20時,壓力降隨著通道截面深寬比的增加而增加?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果,修正了均相流模型,提出了新的壓力降預(yù)測關(guān)聯(lián)式,模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。

運(yùn)用流場計(jì)算軟件fluent,對軸流泵葉輪內(nèi)氣液兩相三維流場進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,分析了水氣混合工況下的流動參數(shù)分布特點(diǎn)。通過對葉輪流道內(nèi)的靜壓分布及含氣率分布的分析,揭示了氣泡在葉輪流道中的分布特征。研究發(fā)現(xiàn),在不改變?nèi)~片安裝角的情況下,隨著流量的增加,沖角發(fā)生變化,導(dǎo)致氣泡聚積現(xiàn)象從葉片的背面移到葉片工作面。此外,在葉片背面靠近輪轂處和葉片背面的輪緣處易發(fā)生氣泡的聚積。