多并联分支管联箱气液两相流流量分配的研究

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ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ＩＳＳＮ．１００７—２６９１．２０１３．０２．０１７
多并联分支管联箱气液两相流流量分配的研究
朱波，庞力平，吕玉贤
（华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京１０２２０６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｏｆｇａｓ — ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｌｏｆｗｉｎｈｅａｄｅｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｌｕｔｆｅｄｉｓ－ｔｒｉｂｕｔｏｒｗｉｔｈｔｗｏｒａｄｉａｌｉｎｌｅｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｇａｓ — ｌｉｑｕｉｄｌｏｆｗａｎｄｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｔｅｓｔｌｏｏｐ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｍａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｈａｐｐｅｎｅｄａｎｄｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｓｏｂｖｉｏｕｓｉｎｔｈｅｈｅａｄｅｒｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅ
差逐渐减弱。而加装笛形管均流器的联箱流量分配特性较为稳定，标准流比偏的增加，个别分支管的流量偏
差系数始终维持在较低水平。关键词：气－液两相流；联箱；笛形管；流量分配；干度中图分类号：ＴＫ１２４；０３５９文献标识码：Ａ文章编号：１００７— ２６９１（２０１３）０２— ００９５— ０６
ｉｎｌｅｔｍａｓｓｑｕａｌｉｔｙｔｏｔｈｅｄｉｓｔｉｂｕｒｔｉｏｎｗａｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ｔｈｅｒｅｉｓｓｅｖｅｒｅｕｎｅｖｅｎｔｗｏ－ｐｈａｓｅｌｏｆｗｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｉｎｌｏｗｉｎｌｅｔｍａｓｓｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｂｒａｎｃｈｐｉｐｅｌｏｆｗｄｅｖｉａｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｍａｓｓｑｕａｌｉｔｙｉｎｔｈｅｈｅａｄｅｒｗｉｈｏｔｕｔｔｈｅｌｕｆｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｌｏｆｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅＳＴＤａｌｗａｙｓｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔｌｏｗｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｈｅａｄｅｒｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｌｕｆｔｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ — ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｌｏｆｗ；ｈｅａｄｅｒ；ｆｌｕｔｅｄｉｓｔｉｂｕｒｔｏｒ；ｆｌｏｗｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎ；ｍａｓｓｑｕａｌｉｔｙ
ｌｕｔｆｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｏｒ，ｗｈｉｌｅｌｏｆｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｅｎｄｓｔｏｂｅｕｎｉ￣ｒｍｉｎｔｈｅｈｅａｄｅｒｗｉｔｈｔｈｅｌｕｔｆｅｄｉｓｔｉｂｕｒｔｏｒ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅ
不均的问题，相分离现象明显
。
而加装
笛形管均流器的联箱两相分配趋于均匀。研究了入口干度对联箱流量
管的联箱在入口干度较低的时候流量分配不均的现象最为严重，随着入口干度分配的影响，发现未加装笛形
实验台上，对加装笛形管均流器和不加装笛形管均流器的径向引入双入口摘要：在气液两相流动和流量分配
联箱的分配特性进行了实验研究。实验结果显示，未加装笛形管均流器的联箱发生了严重的气液两相箱分配
Ｓｔｕｄｙｏｎｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｌｏｆｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｈｅａｄｅｒｓｗｉｔｈ
ｐａｒａｌห้องสมุดไป่ตู้ｌｅｌｂｒａｎｃｈｔｕｂｅｓｍｕｌｔｉｐｌｅ
第４Ｏ卷第２期
２０１３年３月
华北电力大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｔｈｒＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｉｒｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．２Ｍａｒ．，２０１３
ＡＮＧＬｉ — ｐｉｎｇ．ＬＶＹｕ— ｘｉａｎＺＨＵＢｏ，Ｐ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）

输气管道内气液两相流流型监测技术研究

输气管道内气液两相流流型监测技术研究摘要准确判断输气管道内气液两相流流型是深入输气管道工程研究与应用的基础。

本文分别介绍了垂直上行管段和水平管段两种情况下输气管道内气液两相流的流型的分类方法，分析了影响输气管道内气液两相流流型的主要因素，并研究了目前主要的输气管道气液两相流流型的监测技术，对于输气工程研究与应用具有重要现实意义。

关键字两相流；流型；监测技术1 气液两相流流型输气管道气液两相流在不同管道位置下由于重力影响将出现不同的流型，下面就两种典型的情况作简要介绍。

1.1 垂直上行管段中气液两相流流型实验研究表明，气液两相流在垂直上行管段中有有五种基本流型，分别为泡状流、段塞流、搅拌流、缕状环形流和分散环形流，如下图1所示。

1.2 水平管段中气液两相流流型通过观察，水平管段及近似水平管段气液两相流流型是相当复杂，重力分异作用造成了相对的不对称性。

然而，Oshinowo流型划分原则对流型作简单化处理，将气液两相流流型大致分为六种基本形式，分别为泡状流、塞状流、分层流、波状流、弹状流和环状流，如图2所示。

2 气液两相流流型影响因素气液两相流流型非常复杂且影响因素很多，其中主要影响因素有：流体物性、流量、管径尺寸、倾角以及流体在流动过程中的质量传递和热量传递等。

2.1流体流量流体流量可以用流速来反映，当流速改变时，管内流型将会有相应变化。

因此，流体流量是影响气液两相流流型的最主要因素。

目前大多数流型图都是利用气液两相的表观速度来划分的。

2.2流体物性流体物性是影响流型的重要因素之一。

液相粘度的大小决定着流体在流型转变过程中所需气量的多少，如果液体流速不变，则其粘度越大，所需气量越少。

2.3 管径尺寸不同的管径对相同的流体介质用进行输送，即使初始条件相同，且流体流速相同，但管径尺寸的不同，管内流体流型也是不相同的。

所以，不可忽视管径尺寸对流型的影响。

除此之外，管径尺寸还对流型的转换有影响。

2.4倾角国内外专家学者对倾角对流型的影响做了大量研究，结果表明，如果管段所处的倾角不同，管内流型转换所需的气体流量是不同的，且存在差别较大。

气液两相流第2章-两相流的基本理论

x
1 (1 x)
G G
• 对于均相流动，考虑流体流过微元流道的平衡方程式，设流道截面积为A，与水平面的倾斜角为θ。
• 针对最普遍问题，不做任何简化：非稳态、非等截面、有换热、有内热生成
• 2.4管内气液两相流的基本ห้องสมุดไป่ตู้程
q
z
qv
Vm
A
p
θ
τ0
q －经流道壁面进入系统的热流密度，W/m2 qv－单位体积的内热发生率，J/m3·s P －流道周界长度
2.1管内气液两相流的基本参数
7、气相（真实平均）速度VG、液相（真实平均）速度VL（actual velocity） m/s VG=QG/AG, VL=QL/AL 事实上，它们是各相在其所占截面上的平均速度，真正的两相流速应当是截面上各流体质点的速度---局部速度。
8、折算速度VSG、VSL(Superficial gas/liquid velocity) m/s VSG:假定气相单独流过管道整个截面时的流速（即折算到整个截面上） VSG=QG/A, VSL: VSL=QL/A (VSG=QG/A＝QG/(AG/α)=α·VG； VSL＝（1－α）·VL
2.1管内气液两相流的基本参数
3、质量含气率x（mass fraction of the gas phase）
流过某一截面的气相质量流量占两相总质量流量的份额。
x WG WG W WG WL
WG x W WL (1 x) W
质量含液率为：
1 x WL WG WL
单组份气液两相流的质量含气率x也称为干度（Dryness、Quality）。
2.1管内气液两相流的基本参数
⑴真实密度（又称分相流密度）

《2024年水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》范文

《水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究》篇一一、引言随着能源、化工等领域的不断发展，水平管内气液两相流的研究变得日益重要。

在许多工业过程中，如石油开采、管道输送、冷却系统等，都需要对气液两相流进行深入的研究。

气液两相流的流型对管道的输送效率、安全性能以及系统设计都有重要的影响。

因此，本文对水平管内气液两相流的流型进行了数值模拟与实验研究，以期为相关领域的实际应用提供理论依据和参考。

二、流型分类与数值模拟方法水平管内气液两相流的流型主要分为泡状流、弹状流、泡状-弹状混合流、环状流等。

这些流型具有不同的流动特性和相互转换的规律。

为了更好地研究这些流型的特性，本文采用了数值模拟的方法。

数值模拟主要采用计算流体动力学（CFD）方法，通过建立数学模型，对不同流型下的气液两相流进行模拟。

在模拟过程中，考虑了流体物性、管道尺寸、流动速度等因素对流型的影响。

同时，采用适当的湍流模型和两相流模型，对气液两相的相互作用和流动特性进行描述。

三、实验研究方法与结果分析为了验证数值模拟结果的准确性，本文还进行了实验研究。

实验采用水平管道装置，通过改变气液流量、管道尺寸等参数，观察并记录不同流型下的流动特性。

实验结果表明，随着气液流量的增加，流型逐渐由泡状流向环状流转变。

在泡状流中，气泡分散在连续的液相中；在弹状流中，较大的气泡或气团交替出现在连续的液相中；而在环状流中，气体核心包裹着液体在管道中流动。

这些流型的转换规律与数值模拟结果基本一致。

此外，实验还发现，管道尺寸对流型也有显著影响。

当管道直径增大时，更易形成环状流；而当管道直径较小时，更易形成泡状或弹状流。

这为实际工程应用中管道设计和优化提供了重要的参考依据。

四、数值模拟与实验结果对比分析将数值模拟结果与实验结果进行对比分析，可以发现两者在流型转换规律和流动特性方面具有较好的一致性。

这表明本文采用的数值模拟方法具有较高的准确性和可靠性，可以为实际工程应用提供有效的预测和指导。

气液两相流数值模拟方法的研究与应用

气液两相流数值模拟方法的研究与应用气液两相流是指同时存在气体和液体的复杂流动现象，广泛存在于自然界和工业生产中，如瀑布、波浪、化工反应器、石油开采等。

气液两相流的研究对于理解和控制这些现象、提高生产效率和安全性具有重要意义。

数值模拟是研究气液两相流的有效方法。

相比于实验方法，数值模拟的优势在于能够获得更多的细节信息和精确数据，同时也可以极大地降低成本并避免实验过程中的危险性和不确定性。

本文将介绍气液两相流数值模拟的方法，及其应用领域和未来挑战。

一、数值模拟方法1. 传统方法传统方法通常采用两相流模型，基于欧拉方程求解。

由于气液两相流的复杂性，这种方法常常涉及到多个物理场的耦合和相互作用，如热传递、质量传递、化学反应、多相流动力学等。

因此，该方法具有计算量大、计算时间长、计算结果不精确等缺点。

2. 基于LBM的方法LBM（lattice boltzmann method）是一种介观尺度（宏观与微观之间的中间尺度）数值模拟方法，可以直接模拟流体内部微观运动方式，适用于模拟多相流动现象。

这种方法是根据Boltzmann方程建立的，通过碰撞模型模拟流体分子的运动，以此获得整个流场在不同时间的状态。

该方法具有计算速度快、模拟精度高、易于建模及可扩展性等优点。

3. 基于CFD的方法CFD（computational fluid dynamics）是指应用计算机数值方法对流体流动进行模拟和分析的工程技术。

CFD方法通过建立流动场的数学模型并采用数值求解方法进行计算，从而得到流场的物理或数学解。

这种方法在气液两相流领域中也得到了广泛应用。

4. 其他方法此外，还有一些其他的数值模拟方法，例如基于粒子方法的SPH（smoothed particle hydrodynamics）和DEM（discrete element method）等。

这些方法基于不同的假设和算法，都有各自的优缺点，在不同的气液两相流应用场景中发挥着重要的作用。

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