U形管作為基本的流動(dòng)與傳熱組件廣泛應(yīng)用在蒸發(fā)器、冷凝器、蒸汽發(fā)生器、汽水換熱器等兩相流熱交換器中。與直管相比,兩相流體在U形管內(nèi)受到離心力、重力、浮力等作用產(chǎn)生二次流和復(fù)雜多變的流動(dòng)形態(tài),不同流型也會(huì)誘導(dǎo)換熱管的振動(dòng)。這些對(duì)換熱器的壓降傳熱及安全性能有重要的影響。因此,研究U形管內(nèi)兩相流的流動(dòng)特征、阻力特性以及流體誘導(dǎo)振動(dòng)特性,可為U形管換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供重要的理論依據(jù)。本文采用實(shí)驗(yàn)研究及理論分析方法,對(duì)U形管內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)及誘導(dǎo)振動(dòng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要成果如下:搭建了空氣和水兩相流在橫向U形管內(nèi)流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái),研究了 U形管直管內(nèi)兩相流的流動(dòng)特性。采用高速攝像儀獲得了 U形彎頭和直管段內(nèi)的兩相流動(dòng)圖像,并用壓力傳感器測(cè)量了彎頭上下游直管段軸向多測(cè)點(diǎn)壓力梯度的變化,結(jié)果表明彎頭鄰近直管段的壓力梯度遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)端直管段的壓力梯度;通過(guò)分析直管壓力梯度沿軸向的變化規(guī)律,給出了各實(shí)驗(yàn)工況下U形彎頭對(duì)直管的無(wú)量綱干擾長(zhǎng)度Lp/D,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)Lp/D<60。同時(shí)分析了無(wú)量綱干擾長(zhǎng)度的影響因素,發(fā)現(xiàn)隨體積含氣率β的增大,Lp/D呈現(xiàn)先緩慢增大而后急劇降低的右偏單峰式分布,且在...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 管內(nèi)氣液兩相流流動(dòng)特性研究進(jìn)展
        1.2.1 直管內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)特性
        1.2.2 U形管內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)特性
    1.3 單相流誘導(dǎo)管道振動(dòng)研究概況
    1.4 氣液兩相流誘導(dǎo)管道振動(dòng)研究進(jìn)展
        1.4.1 管外軸向氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)
        1.4.2 管外橫向氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)
        1.4.3 管內(nèi)氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 U形管直管內(nèi)兩相流流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
        2.1.1 空氣源流路
        2.1.2 水源流路
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試段
        2.1.4 可視化系統(tǒng)
        2.1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.1.6 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量
    2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)條件
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
    2.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及結(jié)果可靠性
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可靠性
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性
        2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度
    2.5 結(jié)果與分析
        2.5.1 U形管直管段摩擦壓降與預(yù)測(cè)模型比較
        2.5.2 U形管前后直管段流動(dòng)特性比較
        2.5.3 U形彎頭對(duì)直管內(nèi)流體干擾長(zhǎng)度
        2.5.4 U形管直管段壓力脈動(dòng)的軸向傳播特性
    2.6 本章小結(jié)
第三章 U形管內(nèi)氣液兩相流流型的識(shí)別
    3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方案
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
    3.2 實(shí)驗(yàn)可靠性分析
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度
    3.3 向下流動(dòng)流型分析
        3.3.1 分層-塞狀流(STP)
        3.3.2 塞狀-泡狀流(PB)
        3.3.3 段塞-波形流(SLW)
        3.3.4 環(huán)狀-波形流(AW)
        3.3.5 環(huán)狀彌散流(AD)
    3.4 向上流動(dòng)流型分析
        3.4.1 分層-攪拌流(STC)
        3.4.2 塞狀-泡狀流(PB)
        3.4.3 段塞-波形流(SLW)
        3.4.4 環(huán)狀-波形流(AW)
        3.4.5 環(huán)狀彌散流(AD)
    3.5 流型圖分析
        3.5.1 流型圖
        3.5.2 流型圖的比較
    3.6 U形管內(nèi)流型客觀識(shí)別新方法
        3.6.1 流型識(shí)別指標(biāo)
        3.6.2 基于SKEPSD-RMES的流型識(shí)別
    3.7 本章小結(jié)
第四章 U形管內(nèi)氣液兩相流壓降特性研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方案
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
    4.2 U形管壓降損失影響因素
        4.2.1 氣液表觀流速對(duì)壓降損失的影響
        4.2.2 管徑對(duì)壓降損失的影響
        4.2.3 流動(dòng)方向?qū)航祿p失的影響
    4.3 U形管內(nèi)壓降損失預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式
        4.3.1 U形彎頭內(nèi)壓降預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式的評(píng)價(jià)
        4.3.2 U形管內(nèi)壓降損失預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式的建立
    4.4 本章小結(jié)
第五章 U形管內(nèi)氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試段
        5.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        5.1.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量
    5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)條件
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度
    5.5 結(jié)果與分析
        5.5.1 U形管模態(tài)分析
        5.5.2 U形管內(nèi)氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)形式
        5.5.3 U形管振動(dòng)響應(yīng)的軸向變化規(guī)律
        5.5.4 U形管振動(dòng)響應(yīng)的影響因素
        5.5.5 U形管內(nèi)氣液兩相流誘導(dǎo)振動(dòng)機(jī)制
    5.6 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文目錄
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3862585