氣液兩相鈍體繞流現(xiàn)象廣泛存在于生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)生活中,其中氣相中含少量液體是常見(jiàn)的兩相流現(xiàn)象.通過(guò)實(shí)驗(yàn),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(duì)渦街信號(hào)的頻率與幅值的影響進(jìn)行比較分析,應(yīng)用消除趨勢(shì)波動(dòng)法（DFA）對(duì)渦街信號(hào)進(jìn)行處理,得到液相體積含率0.1%,左右是本實(shí)驗(yàn)條件下能產(chǎn)生穩(wěn)定渦街的分界點(diǎn).對(duì)實(shí)驗(yàn)流型——環(huán)狀流進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,得到氣、液相慣性力之比和液相韋伯?dāng)?shù)隨含液率的變化規(guī)律,并從液相的分布與運(yùn)動(dòng)及氣相夾帶液滴對(duì)漩渦能量影響兩方面,分析了渦街失穩(wěn)的機(jī)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(cè)量誤差從6.37%,減小到2.03%,,對(duì)實(shí)際工程測(cè)量有一定的指導(dǎo)意義. 

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

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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(lái)流速度可通過(guò)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(jì)算式為T(mén)PsgfmdSrv=(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(shí)，氣液兩相的SrTP與單相Sr相差較小，說(shuō)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(dāng)含液率增大到0.34%,～0.38%,時(shí)，兩相SrTP已經(jīng)很難再穩(wěn)定在一個(gè)常數(shù)附近，利用渦街原理直接進(jìn)行流體速度的測(cè)量也受到限制．兩相SrTP較大范圍的波動(dòng)說(shuō)明渦街流動(dòng)狀態(tài)的不穩(wěn)定，驗(yàn)證了兩相流中鈍體繞流的隨機(jī)性與復(fù)雜性.通過(guò)上述分析可知，含液率對(duì)渦街形成有重要影響．為了更深入研究含液率對(duì)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(hào)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�。合嗟募尤胧逛鰷u的復(fù)雜性和隨機(jī)性增強(qiáng)，表現(xiàn)為頻率的增大；同時(shí)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�。送猓罅康膶�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明含液率0.1%,是一個(gè)非常重要的分界點(diǎn)．圖13給出了含液率為0.1%,前后信號(hào)圖12渦街信號(hào)隨含液率的變化(vsg＝30,m/s)Fig.12Relationshipbetweenvortexs

·496·天津大學(xué)學(xué)報(bào)(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(shí)驗(yàn)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(huì)夾帶一些液滴，將氣流的夾帶作用考慮在內(nèi)，流型嚴(yán)格來(lái)說(shuō)應(yīng)該是環(huán)霧狀流；管壁上有液膜流動(dòng)，氣流核心為氣流和液滴的混合物，界面上的切應(yīng)力來(lái)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(zhǔn)則數(shù)Lockhart-Martinelli參數(shù)(L-M參數(shù)，X)，來(lái)表征氣液兩相慣性力之比，同時(shí)以液相韋伯?dāng)?shù)(Wel)來(lái)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]渦街流量計(jì)在含氣液體測(cè)量中的試驗(yàn)研究[J]. 賈云飛,張濤,孔德仁.  南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)
[2]渦街流量傳感器壓電探頭位置試驗(yàn)研究[J]. 鄭丹丹,張濤.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2008(05)
[3]氣液兩相流中旋渦誘發(fā)圓柱振動(dòng)時(shí)的脈動(dòng)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(bào). 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(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 1999(04)

博士論文
[1]基于渦街特性的流動(dòng)分析與參數(shù)檢測(cè)[D]. 孫志強(qiáng).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(biāo)度表征研究[D]. 池恒.天津大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2956032