垂直气—液两相管流中的流型转换机制与控制.pdfVIP

北京大学学报 (自然科学版)．第 36卷 ，第 3期 ．2000年 5月 ActaSciemiar~m Naturalium UniversitatisPekinensis，go]36，No．3(May．2000) 垂直气-液两相管流中的流型 一 2_7『 转换机制与控制 孙 宝 江 o3 {。 (石油大学 (华 东)石油工程 系 ．东营 ，257062。) 颜 大 椿 (北京大学力学与工程科 学系 ．北京 ，100871) 摘 要 对太营径气 渣两相流动 中严重影 响压 力平衡 与机械 驱动效率 的段塞流生成机制和控制 方法进行 了研 究 ，实验证 明段寒流 的形成 是 由于空 隙率被 的太 幅度增长使气泡 高度集 中，井 形成 聚并所致 。强湍流运动可 以抑制 Taylor泡 的形成 。因此 ，通过强化湍流或控制扰动频率可 以对气 泡 聚并起 明显 的抑制作用 。 关羹词 气-禳两相流 ；空 隙率渡 ；湍流运动 ；流 型 规 中圈分类号 ， 0 引 言 本 文在 前人工作 的基础上 ，对大管径 内的流型转换机制及控制方 法进 行了研究 ，从空 隙率 波 的不稳定性人手 ，揭示 了泡状流中Taylor泡 的形成机制 ，并提出了控制流型转换 的措施 。 过去有关流 型转 换机制 的研究几乎全在 小管径 的流 动 中进行 的，而大 管径 内的流 动现象 与此有着 明显 的差别 。早在 80年代 ，Taitel等人 l【l提出气泡 的逐渐合并是泡状流 到段 塞流转 换 的主要原 因 ，同时指 出若 流动中由于湍流运动造成的气泡分离和气泡合并达 到平衡 ，一种特 定的离散泡状流型就会形成。但 是 ，许 多学者通 过实验 研究提 出气 泡的逐渐碰并不是泡状 流 向其他 流型转 换 的真 正原 因，因为他 们 发现 管路 中的流 型转 换往往 是在 瞬间完 成 的。2～lOJ H．Cheng 在 28．9mm 的管道中进行 的实验证实 ，在液体流量不变 的情况下 ，泡状流突然转 换为段塞 流 ，其机理 不详 ，但检测 到转捩时空隙率渡呈 不稳 定性 。许多学者 的研究证明 流型 的转换与 空隙率渡 有关 ，使得 空隙率波的研究成为两相流领域的一个热点。但是 ，在 空隙 率渡如何引起 流型转换 的研 究方 面还没有取得突破 。 专业提供学术期刊、学位论文下载、外文文献检索下载服务 购买地址: 1 空隙率波的不稳定性与段塞流的形成 1．1 研究方法 由于空隙率渡是一种疏密渡 ，见 图 1(其 中e与 ￡分别代表瞬时截面含气率与平均截面含 收 稿 日期 ：199907-07；幢 回 日期 ：1999-09-06 382 北 京 大 学 学 报 (自然 科 学 版) 第 36卷 气率)，当它的强度达到一定极 限时 ，就可能使泡状 流中的大量气泡高度集 中，并在较短的瞬间 聚并成 为周期 性的 Taytor泡 。形成 聚并 的条件是此 时的空 隙率波 已具有