管内气液两相流相间作用力特性仿真研究

摘要

气液两相流是一种十分复杂、在生产实际中广泛存在的混合流动状态。随着工业生产的发展,对计量、节能等方面的要求越来越高,尤其是对两相流参数的测量需求越来越迫切。因此,两相流参数检测的研究具有重要的理论和工程意义。
　　本文是在前人研究成果的基础上做进一步的完善,通过对相间作用力进行模型研究及对气液两相流进行动态数值模拟,进一步加深了对流量计量和管内两相流动过程的认识。在油、气、水三相流实验系统上进行实验,并根据不同的气相和液相流量所产生的不同流型,设定实验参数点,共进行三组实验,对差压、高频压力和电容信号通过NI公司的便携式多功能数据采集系统进行数据采集和记录。
　　利用气液两相流动基本方程和流动参数的定义,对实验数据进行处理,计算出本文所需的流体流速、流体粘度、湍动能和耗散率等参数。
　　通过CFD流体仿真软件,对方形管内气液两相流动状态进行动态的数值模拟。根据管内两相流流体的流动特性和课题需要,本文选择三个不同的液相点下分别选择三个不同的气相点,共九个实验工况点,分别在分层流、波状分层流和环状流三个流型下进行数值模拟计算,选用VOF模型对相间作用力进行二维数值模拟,边界条件选用速度入口,自由流出口,并且考虑了流体的运动粘度。模拟的各工况管内流体流动状态与实验过程相吻合。
　　根据已有的相间作用力理论模型,将仿真结果带入理论模型中,得到仿真计算的相间作用力,并将其与实验测量得到的相间作用力进行对比,结果显示数值模拟结果与实验计算结果相吻合,数值模拟具有一定的准确性。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2气液两相流动的主要参数

1.3相间作用力研究现状

1.4课题来源、主要研究内容及创新点

第2章 气液两相流相间作用力测量的理论基础

2.1基于伯努利方程的相间作用力理论模型

2.2基于截面含气率的相间作用力理论模型

第3章 气液两相流动仿真研究

3.1 CFD 理论及 FLUENT 软件概述

3.2两相流模型

3.3数值模拟

3.4 仿真结果分析

第4章 仿真结果的实验验证

4.1 实验系统

4.2 实验装置

4.3 实验方法设计

第5章 基于CFD仿真结果的气液两相流相间作用力特性分析

5.1数值模拟结果相间作用力特性分析

5.2基于截面含气率的相间作用力特性分析

5.3基于伯努利方程的相间作用力特性分析

第6章 论文总结与展望

6.1 论文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果