稳态和脉动下窄矩形通道内两相界面参数研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tdj_zhj
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本文对稳态和脉动工况下水平窄矩形通道内的两相界面参数展开了实验研究,所研究的界面参数包括空泡份额、界面面积浓度、索特平均直径和气泡密度。实验在脉动台上完成,采用去离子水和氮气为工质、流道形状为40mm×4mm的矩形窄缝通道,水量控制是由变频器和正弦波生成软件来实现的。采用高清摄像机对通道内两相流的流动状态进行拍摄,并自主编写了 MATLAB图像后处理程序,获取了大量的两相界面参数实验数据。  稳态条件下水平窄矩形通道内两相流动的实验结果表明,窄矩形通道内空泡份额的径向分布可归纳为两类,远离中心峰型和核峰型。核峰型的主要特征与圆管内的核峰型特征基本一致,而远离中心峰型时,空泡份额在流道中心位置处变化平缓,且其最大值出现在流道中心与壁面间的某个位置处,这可能与气泡在窄矩形通道内所受壁面力有很大关系。五种常用计算模型对于窄矩形通道内的界面面积浓度的预测值与实验值相对误差较大,由于它们都是基于较大尺寸的圆管提出的。基于实验所获取的界面面积浓度IAC数据,拟合给出了适用于窄矩形通道的界面面积浓度计算公式。  脉动条件下水平窄矩形通道内两相流动的实验结果表明,脉动对空泡份额、界面面积浓度、索特平均直径、气泡密度等两相界面参数的平均特性和瞬时特性都有影响。对于上述界面参数的时均值,出现了脉动工况时均值大于或小于稳态值的情况,其不同的对比情况主要与通道内气泡尺寸有关。而对于上述界面参数的瞬时特性则较为复杂,不同脉动参量的影响对上述参量的瞬时变化影响不同。脉动周期的变化(从10s到20s)未显著改变两相界面参数的瞬时值;处于小脉动振幅下,空泡份额、界面面积浓度、索特平均直径随瞬时水量的变化呈周期性变化,而在较大振幅下,空泡份额、界面面积浓度、索特平均直径在一个周期内都出现了“双谷”分布;水量均值的不同则造成了上述界面参数随水量不同的时间滞后差。
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