發(fā)布時間：2021-01-04 03:11

　　氣液兩相鈍體繞流現(xiàn)象廣泛存在于生產(chǎn)實踐和社會生活中,其中氣相中含少量液體是常見的兩相流現(xiàn)象.通過實驗,研究了常壓下50,mm口徑水平圓管中低含液率氣液兩相鈍體繞流的渦街現(xiàn)象,就含液率對渦街信號的頻率與幅值的影響進行比較分析,應(yīng)用消除趨勢波動法（DFA）對渦街信號進行處理,得到液相體積含率0.1%,左右是本實驗條件下能產(chǎn)生穩(wěn)定渦街的分界點.對實驗流型——環(huán)狀流進行了動力學(xué)分析,得到氣、液相慣性力之比和液相韋伯數(shù)隨含液率的變化規(guī)律,并從液相的分布與運動及氣相夾帶液滴對漩渦能量影響兩方面,分析了渦街失穩(wěn)的機理.最后利用擬合的兩相斯特勞哈爾數(shù)和含液率之間的線性關(guān)系,使渦街在濕氣及低含液率下的測量誤差從6.37%,減小到2.03%,,對實際工程測量有一定的指導(dǎo)意義. 

【文章來源】：天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2016年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

渦街頻率-氣相表觀速度關(guān)系

?聳彼淇杉觳獾轎薪中藕牛?但其頻率與氣相表觀速度間已不存在明顯線性關(guān)系，且與純空氣曲線相比有較大的向上平移量．圖10渦街頻率-氣相表觀速度關(guān)系Fig.10Relationshipbetweenvortexfrequencyandgassuperficialvelocity另一方面，渦街頻率與來流速度可通過式(1)建立函數(shù)關(guān)系，其中Sr可定量表征渦街的特性．在單相流中，管道Re在2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可以視為常數(shù)．然而在多相流中，Sr為變量，其與發(fā)生體的形狀和Re有關(guān)．兩相斯特勞哈爾數(shù)SrTP計算式為TPsgfmdSrv=(3)圖11給出了Sr與氣相表觀速度的關(guān)系．在含液率(β＝0.03%～0.05%)較小時，氣液兩相的SrTP與單相Sr相差較小，說明渦街穩(wěn)定性較好．隨著含液率增大，曲線的平穩(wěn)度變差．當含液率增大到0.34%,～0.38%,時，兩相SrTP已經(jīng)很難再穩(wěn)定在一個常數(shù)附近，利用渦街原理直接進行流體速度的測量也受到限制．兩相SrTP較大范圍的波動說明渦街流動狀態(tài)的不穩(wěn)定，驗證了兩相流中鈍體繞流的隨機性與復(fù)雜性.通過上述分析可知，含液率對渦街形成有重要影響．為了更深入研究含液率對渦街的作用，保持氣相表圖11斯特勞哈爾數(shù)-氣相表觀速度關(guān)系Fig.11RelationshipbetweenSrandgassuperficialvelocity觀速度vsg＝30,m/s，得到渦街信號隨含液率的變化如圖12所示．隨著含液率的增大，渦街頻率不斷增大，而幅值卻快速減小．液相的加入使漩渦的復(fù)雜性和隨機性增強，表現(xiàn)為頻率的增大；同時液相的增多也加快了漩渦能量的耗散，表現(xiàn)為升力幅值的減小．此外，大量的實驗數(shù)據(jù)表明含液率0.1%,是一個非常重要的分界點．圖13給出了含液率為0.1%,前后信號圖12渦街信號隨含液率的變化(vsg＝30,m/s)Fig.12Relationshipbetweenvortexs

·496·天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版)第49卷第5期3渦街穩(wěn)定性分析及工程應(yīng)用3.1渦街穩(wěn)定性分析為了更好地分析渦街失穩(wěn)的原因，本文首先利用曼德漢(Mandhane)流型圖[14]判定實驗工況下氣液兩相流流型，如圖15所示．在環(huán)狀流型中，一般氣芯中多少都會夾帶一些液滴，將氣流的夾帶作用考慮在內(nèi)，流型嚴格來說應(yīng)該是環(huán)霧狀流；管壁上有液膜流動，氣流核心為氣流和液滴的混合物，界面上的切應(yīng)力來源于氣流與液膜的速度差．圖15曼德漢流型圖Fig.15Mandhaneflowpattern為了定量比較不同含液率下的力學(xué)特征，引入準則數(shù)Lockhart-Martinelli參數(shù)(L-M參數(shù)，X)，來表征氣液兩相慣性力之比，同時以液相韋伯數(shù)(Wel)來反映管壁的附著力與表面張力共同作用引起的液相附壁特性，即2glsl2lgsg1xvXxvρρρρ=

【參考文獻】：
期刊論文
[1]渦街流量計在含氣液體測量中的試驗研究[J]. 賈云飛,張濤,孔德仁.  南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(01)
[2]渦街流量傳感器壓電探頭位置試驗研究[J]. 鄭丹丹,張濤.  計量學(xué)報. 2008(05)
[3]氣液兩相流中旋渦誘發(fā)圓柱振動時的脈動升力研究[J]. 盧家才,謝正武,王妍芃,林宗虎,王彌康.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2000(01)
[4]垂直上升氣液兩相流中三角形柱體兩相斯托拉赫數(shù)的研究[J]. 李永光,林宗虎.  水動力學(xué)研究與進展（A輯）. 1999(04)

博士論文
[1]基于渦街特性的流動分析與參數(shù)檢測[D]. 孫志強.浙江大學(xué) 2007

碩士論文
[1]傾斜及垂直上升管中氣液兩相流分形標度表征研究[D]. 池恒.天津大學(xué) 2007



本文編號：2956032