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内置筛网对环流反应器内多尺度气泡运动行为及传质的影响
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作者 郭凯 赵引 +5 位作者 张雅楠 雷晴 何金选 何那仁朝格图 郑龙云 刘春江 《化工学报》 北大核心 2026年第1期298-312,F0003,共16页
气升式环流反应器具有结构简单、能效高、传热传质效率高等特点,广泛应用于化学品生产、微生物培养及污水处理等领域。环流反应器中气泡尺寸调控及对流动传质的影响仍需深入研究。本研究通过多尺度气泡与内置筛网协同作用实现气泡尺寸... 气升式环流反应器具有结构简单、能效高、传热传质效率高等特点,广泛应用于化学品生产、微生物培养及污水处理等领域。环流反应器中气泡尺寸调控及对流动传质的影响仍需深入研究。本研究通过多尺度气泡与内置筛网协同作用实现气泡尺寸分布的主动调控。首先,通过可视化实验考察了不同孔径筛网对气泡尺寸分布的影响规律,实验结果表明,表观气速较低时,孔径较小的筛网有利于大气泡破碎成小气泡;随着表观气速增加,大气泡尺寸逐渐增大,大气泡穿过孔径小的筛网时易发生聚并而重新形成大尺寸气泡。然后,分析了内置筛网导致的气泡破碎现象及其对反应器内流动传质的影响,结果表明循环液速随表观气速增加呈先上升后下降的趋势;低气速下孔径小的筛网对气泡破碎效果更好,传质强化效果更显著,而高气速下孔径大的筛网更有利于传质强化。最后,基于实验结果提出了体积氧传质系数的经验关联式,平均误差为2.77%。研究了内置筛网对多尺度气泡群的破碎作用,丰富了气泡尺寸调控策略,可以为环流反应器的设计和优化提供实验数据和参考。 展开更多
关键词 气升式环流反应器 气泡 气液两相流 气泡尺寸 气液传质
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双油路离心式喷嘴的雾化特性数值分析
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作者 耿杰 甄旭东 +1 位作者 田智 何振鹏 《内燃机学报》 北大核心 2026年第1期48-57,共10页
基于计算流体动力学软件Fluent,采用欧拉两相流方法模拟双油路离心式喷嘴在典型工况下的内部流动情况,用V-D模型计算外部流场液膜破碎过程和粒度分布特性,结果表明:主油路空气芯表面呈现形状不均匀性和周期性顺时针转动,在液膜表面生成... 基于计算流体动力学软件Fluent,采用欧拉两相流方法模拟双油路离心式喷嘴在典型工况下的内部流动情况,用V-D模型计算外部流场液膜破碎过程和粒度分布特性,结果表明:主油路空气芯表面呈现形状不均匀性和周期性顺时针转动,在液膜表面生成与结构相关的四处扰动;主、副油路同时工作时,副油路燃油更早喷出.副油路单独工作时,在主、副油路相遇位置液膜出现破口断裂,随后在不稳定表面波作用下,分别破碎成周向液丝状和轴向条状结构,两种不稳定波同时出现、相互影响,导致雾场呈现周向分布不均匀性.主、副油路同时喷油时两雾锥互不干扰,锥角测量以主油路为主,但小于主油路单独工作的锥角.当副油路入口压力降至0.4 MPa时,两雾锥相互干涉,在空心锥中间呈不规则分布.破碎后粒子转化过程采用V-D算法结合WAVE模型,得到粒径在距喷嘴4 mm截面上的分布. 展开更多
关键词 双油路离心式喷嘴 雾化锥角 两相流 液膜 粒径
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基于CNN-LSTM方法的液环泵非稳态流场预测分析
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作者 张人会 唐玉 +1 位作者 郭广强 陈学炳 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期273-279,共7页
为实现对液环泵内非稳态气液两相流场的快速预测,提出了一种基于深度学习的非定常周期性流场预测方法,可以实现样本集之后未来一定时间段内流场的高精度快速预测。通过对液环泵非稳态CFD结果获取的各时间步上的流场快照建立流场数据集,... 为实现对液环泵内非稳态气液两相流场的快速预测,提出了一种基于深度学习的非定常周期性流场预测方法,可以实现样本集之后未来一定时间段内流场的高精度快速预测。通过对液环泵非稳态CFD结果获取的各时间步上的流场快照建立流场数据集,利用卷积神经网络(CNN)对流场快照进行特征提取,并结合长短期记忆神经网络(LSTM)构建时间序列神经网络预测模型,预测结果与CFD数值模拟结果进行对比,分析表明,CNN-LSTM模型能够实现对未来时刻非稳态流场的高精度预测;相态场、压力场、温度场的预测结果平均相对误差分别为1.37%、1.28%、1.78%;在利用LSTM预测壳体及进口压力脉动时,在样本集之后叶轮旋转360°时间上平均相对误差分别为1.61%、0.09%、0.20%。在样本空间外的预测集上,CNN-LSTM的预测性能优于本征正交分解(POD)方法,尽管在外延时间序列上的预测精度随时间增加逐渐下降,但在整个时间历程上保持了较好的预测精度,在预测内流场结果方面具有显著优势。 展开更多
关键词 液环泵 非稳态流场 卷积神经网络 长短期记忆神经网络
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基于多相质点网格法的复杂裂缝网络支撑剂运移规律模拟
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作者 王强 杨郁 +7 位作者 赵金洲 庄文龙 徐岩光 侯杰 张艺宣 胡永全 王玉丰 李小伟 《石油勘探与开发》 北大核心 2026年第1期213-222,共10页
采用三维多相质点网格方法,建立考虑复杂缝网的液-固两相流模型,同时采用物理实验数据验证模型的可靠性,在此基础上,分析影响裂缝网络中支撑剂运移规律的主要因素。研究表明:支撑剂在缝网中的运移可划分为初始充填、优势通道形成、缝网... 采用三维多相质点网格方法,建立考虑复杂缝网的液-固两相流模型,同时采用物理实验数据验证模型的可靠性,在此基础上,分析影响裂缝网络中支撑剂运移规律的主要因素。研究表明:支撑剂在缝网中的运移可划分为初始充填、优势通道形成、缝网延伸3个阶段,分别对应近井区域形成斑块状堆积、支撑剂沿主裂缝优先铺置、流体进入分支级缝提升平面铺置效果3种支撑剂运移规律。支撑剂密度越高、压裂液黏度越低、注入排量越低、支撑剂粒径越大,支撑剂在裂缝中的运移距离越短、支撑剂平面铺置系数越小,采用低密度、小粒径支撑剂与高黏度压裂液,同时适当提高压裂液注入排量可有效扩大改造范围。主裂缝-分支缝夹角越小,支撑剂在分支缝中形成的砂堤长度越大,覆盖范围越广,分布越均匀,改造效果越好;主裂缝-分支缝夹角越大,支撑剂在分支缝入口附近堆积的可能性越大,支撑剂平面铺置系数越小。 展开更多
关键词 多相质点网格法 复杂缝网 液-固两相流 支撑剂运移 压裂施工参数 影响因素
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基于KPCA与能量熵的气液两相流流动特性分析
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作者 仝卫国 钟海增 +2 位作者 林礼榕 王用沛 李国智 《电力科学与工程》 2026年第1期48-55,共8页
提出一种基于核主成分分析与多元多尺度能量熵的气液两相流流动特性分析方法。通过电阻层析成像设备采集垂直管道气液两相流实验数据,采用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)和主成分分析分别处理原始数据得到低... 提出一种基于核主成分分析与多元多尺度能量熵的气液两相流流动特性分析方法。通过电阻层析成像设备采集垂直管道气液两相流实验数据,采用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)和主成分分析分别处理原始数据得到低维时间序列,结合多变量经验模态分解方法提取多元多尺度能量熵(multivariate multiscale energy entropy,MMEE)用以对比降维方法影响并分析流体的动态变化。结果表明,KPCA能保留原始数据中非线性特性并显现在MMEE的数据变化与流型转换关系中;结合熵值10尺度均值与5尺度拟合斜率构建的联合分布能实现高效准确的流型辨识。所提方法为气液两相流流动特性分析提供了兼具经济性与效率性的手段,也为更深层次的分析提供了更多元的可靠参数。 展开更多
关键词 核主成分分析 多元多尺度能量熵 气液两相流 流动特性分析 流型辨识
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垂直环空内气液两相流多尺度算法及模拟研究
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作者 伍磊 刘海湖 +4 位作者 张明乾 张孟祎 王宁宁 王志恒 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期94-106,共13页
为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效... 为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效性。基于该求解器,对垂直环空内气液两相流进行数值模拟,识别了泡状流、弹帽流、段塞流和搅拌流4种典型流型,并构建了气液两相流型图。研究结果表明:泡状流含气率曲线波动平缓,其概率密度函数(PDF)曲线呈狭窄陡峭的单峰结构;弹帽流含气率曲线波动较大,PDF曲线为单峰结构且在较高含气率区域形成宽尾;段塞流含气率曲线呈周期性剧烈波动,PDF曲线为双峰结构;搅拌流含气率曲线呈现周期性大振幅波动,其均值显著高于其他流型,PDF曲线在高含气率位置为单峰,并在低含气率区域形成宽尾。所建立的流型图与前人实验结果基本吻合,但在一定表观液速下,建立的流型图中段塞流向搅拌流转换所需的表观气速更低。该研究为垂直环空内气液两相流动的机理研究提供新的数值工具,并为相关工程应用中的流型预测与优化提供理论支持。 展开更多
关键词 垂直环空 气液两相流 OpenFOAM框架
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氨气气泡在水中的上升和传质特性
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作者 杨云淏 王宗勇 +3 位作者 李雅侠 张春梅 龚斌 张丽 《化学工程》 北大核心 2026年第1期46-51,58,共7页
利用VOF(流体体积)法和渗透理论模型对氨气气泡在水中的上升和传质过程进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。考察气泡初始直径对其上升过程中速度、尾流、传质尾迹及传质系数的影响。结果表明:传质过程对氨气气泡的上升过程影响显... 利用VOF(流体体积)法和渗透理论模型对氨气气泡在水中的上升和传质过程进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。考察气泡初始直径对其上升过程中速度、尾流、传质尾迹及传质系数的影响。结果表明:传质过程对氨气气泡的上升过程影响显著。传质对大气泡速度波动影响更大。在上升过程中,气泡初始直径越大,横向速度波动幅度越小,纵向速度波动幅度越大。传质过程使气泡尾流更早发生从对称态到过渡态以及最后到不对称周期性脱落状态转变。随着初始直径增大,气泡尾流的长度和宽度增加,尾流涡旋的不对称程度增大,尾流结构对小气泡传质影响更大。气泡传质尾迹初始呈现出明显的轴对称特征,随着时间的推移,在尾流和扩散的作用下,气泡传质尾迹变得越不规则。初始直径越大,气泡上升过程中的传质系数越小。 展开更多
关键词 氨气 气泡 传质 尾流 气液两相流 数值模拟
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叶顶斜切结构对液环泵轴向间隙泄漏流的控制机理研究
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作者 郭广强 郭栋梁 +3 位作者 张人会 王吉生 陈学炳 蒋利杰 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期143-151,共9页
液环泵内气相区域压力分布呈排气侧高压、吸气侧低压,在其压力差的作用下,气体介质在叶轮轴向叶顶间隙处产生泄漏,复杂间隙泄漏流的时空演化特性导致泵的效率和运行稳定性降低;针对此问题,提出斜切叶顶结构被动流动控制方法对泵轴向间... 液环泵内气相区域压力分布呈排气侧高压、吸气侧低压,在其压力差的作用下,气体介质在叶轮轴向叶顶间隙处产生泄漏,复杂间隙泄漏流的时空演化特性导致泵的效率和运行稳定性降低;针对此问题,提出斜切叶顶结构被动流动控制方法对泵轴向间隙泄漏流动进行控制,探究斜切叶顶对液环泵轴向间隙泄漏流的控制效果及影响机理。研究结果表明,相比原始平顶型叶顶,斜切叶顶液环泵在进口质量流量为0.03 kg/s工况下的进口真空度提升1000 Pa,效率提升0.3个百分点。斜切叶顶对间隙泄漏流的控制效果与泄漏流强度密切相关;当弱泄漏流流经斜切叶顶时在斜切腔附近无法形成诱导涡,而直接沿斜切面流动至下游流道,造成泄漏恶化;当泄漏流增强时,在斜切叶顶位置产生诱导涡结构,其与间隙泄漏流相互作用会消耗泄漏流的能量,进而抑制泄漏流向下游流道内的发展,起到正面的控制效果。研究结果可为液环泵性能优化及斜切叶顶在液环泵上的工程应用提供理论参考。 展开更多
关键词 液环泵 轴向间隙泄漏 斜切叶顶 流动控制 诱导涡
原文传递
不同结构型式下水力旋流阀的气液固流动及性能
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作者 马光飞 邱丛威 +2 位作者 刘志鹏 丁鹏 方勇 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期141-147,155,共8页
为研究不同结构型式水力旋流阀的气液固流动特性和工作性能,基于VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,对3种结构设计水力旋流阀的气液固流动进行了数值模拟计算.研究结果表明:结构设计可以控制气相体积分布,从而... 为研究不同结构型式水力旋流阀的气液固流动特性和工作性能,基于VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,对3种结构设计水力旋流阀的气液固流动进行了数值模拟计算.研究结果表明:结构设计可以控制气相体积分布,从而影响水力旋流阀的流动特性和工作性能;通过改变当量半径、腔体宽度、出口直径,可以影响集水井、水力旋流阀及下游管道内的速度流线分布、颗粒速度和粒径分布,获得不同工作性能的水力旋流阀;气相分布区域占据了颗粒的空间分布,促进了颗粒在集水井中的沉积;水力旋流阀的阻流和截流特性与气相分布形成的旋流、旋涡有关;在当前工况和集水井设计下,应优先选择R300 mm×L150 mm×d200 mm(其中R为当量半径,L为腔体宽度,d为出口直径)结构,其较小的阻力系数保证了一定的流通能力,且未因集水井溢流而造成二次污染;对于只考虑集水井不发生溢流的错峰调度工况,可根据实际情况选择R300 mm×L200 mm×d280 mm结构和R300 mm×L150 mm×d200 mm结构.研究结果为拓宽水力旋流阀的使用条件和提高选型能力提供了一定的参考依据. 展开更多
关键词 结构型式 水力旋流阀 气液固流动 VOF-DPM模型 工作性能 数值模拟
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立式圆柱储罐的液体晃荡理论与实验研究
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作者 赵昱 袁林 +2 位作者 张翔宇 刘东明 VAZ Murilo Augusto 《振动与冲击》 北大核心 2026年第1期117-127,共11页
为准确评估三维圆柱储罐内液体晃荡产生的动水压力,基于势流理论首次推导得到圆柱储罐中液体晃荡浪高和动水压力的瞬态解析解,建立了一套理论完整、形式明确的解析模型。通过振动台实验,验证了在不同激励频率和振幅下,液体晃荡浪高与侧... 为准确评估三维圆柱储罐内液体晃荡产生的动水压力,基于势流理论首次推导得到圆柱储罐中液体晃荡浪高和动水压力的瞬态解析解,建立了一套理论完整、形式明确的解析模型。通过振动台实验,验证了在不同激励频率和振幅下,液体晃荡浪高与侧壁压力的实验结果与理论预测相符。此外,瞬态解析解在预测液体晃荡响应方面相较于传统稳态理论与设计规范公式具有更高准确性。通过与API规范和Eurocode规范中动水压力公式的对比分析,明确了规范中“脉冲压力”与解析稳态解的一致性,以及“对流压力”可视为瞬态过程的响应补偿。结果表明,随着激励频率的提高,理论解与Eurocode规范动水压沿罐壁分布的结果更为接近,同时脉冲压力逐渐占主导作用,而API规范在动水压力预测方面相对保守。 展开更多
关键词 圆柱储罐 液体晃荡 势流理论 振动台实验 瞬态解析解
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水-石英砂两相流对20号钢90°弯管的冲刷磨损数值模拟研究
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作者 苑学林 马小林 +4 位作者 李璇璇 姜一堃 张亚新 冉文燊 王硕 《化工设备与管道》 北大核心 2026年第1期109-117,共9页
以公称直径为DN20、DN40、DN80、DN100的90°弯管为对象,运用数值模拟方法,考察了水-石英砂固液两相流流速(2 m/s、4 m/s、6 m/s)、颗粒粒径(0.1 mm、0.5 mm、1.0 mm)及固液质量比(1%、2%、3%)对弯管冲刷磨损速率、位置、形貌的影... 以公称直径为DN20、DN40、DN80、DN100的90°弯管为对象,运用数值模拟方法,考察了水-石英砂固液两相流流速(2 m/s、4 m/s、6 m/s)、颗粒粒径(0.1 mm、0.5 mm、1.0 mm)及固液质量比(1%、2%、3%)对弯管冲刷磨损速率、位置、形貌的影响。结果显示:随流速增加,最大冲刷磨损速率呈指数趋势增加,冲刷磨损高发位置由弯管及下游管段φ=270°区域迁移至弯管及弯管与下游管段交界处φ=0°区域,形貌由“Flow Erosion”经片状到“V”形;随粒径增加,最大冲刷磨损速率呈线性增加,DN20、DN40弯管冲刷磨损位置由φ=180°向φ=0°区域迁移,形貌由片状向“V”形发展,DN80、DN100弯管冲刷磨损位置由φ=0°向φ=270°区域移动,形貌由片状向“Flow Erosion”发展;随固液质量比增加,最大冲刷磨损速率呈线性增加,其对位置及形貌影响远小于流速与粒径,主要体现在位置小角度迁移及形貌区域的小范围增大;当流速处于2~4 m/s区间,粒径为0.1 mm时,随管径增加,最大冲刷磨损速率线性增加,形貌由片状为主转变为“Flow Erosion”为主,当流速处于2~4 m/s、粒径处于0.5~1.0 mm区间与流速为6 m/s时,粒径在0.1~1.0 mm区间时,随管径增加,最大冲刷磨损速率先减小后增加,形貌由“V”形经片状到“Flow Erosion”。 展开更多
关键词 固液两相流 数值模拟 冲刷磨损 磨损特性
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非对称锯齿型微通道结构流动沸腾传热的模拟研究
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作者 徐朗滔 崔硕 +1 位作者 唐大伟 马佳萱 《化工学报》 北大核心 2026年第1期448-458,共11页
微通道流动沸腾换热因其高相变潜热、高比表面积和良好的热适应性,已成为解决高热通量散热的关键技术。然而,微通道中复杂的相变过程中易出现传热不稳定、局部干涸和临界热通量(CHF)难以提升等问题。本文提出一种新型非对称锯齿型微通... 微通道流动沸腾换热因其高相变潜热、高比表面积和良好的热适应性,已成为解决高热通量散热的关键技术。然而,微通道中复杂的相变过程中易出现传热不稳定、局部干涸和临界热通量(CHF)难以提升等问题。本文提出一种新型非对称锯齿型微通道结构,独特的凹槽设计能够在气相比例增加的同时维持流动沸腾的稳定性。模拟结果表明,微结构诱发的涡流和高剪切力可有效破碎大气泡,抑制气泡合并,促进气液分离,显著提升沸腾均匀性和换热效率。相较于传统直管通道,非对称锯齿型结构能更加显著增强气泡生成、优化流型分布、抑制局部干涸。同时,该结构还能降低壁面温差和压降,减缓温度升高速率,实现更高的热通量和更稳定的热管理效果。因此,非对称锯齿型微通道通过优化结构、气泡动力学调控与流动再分布,展现出优异的强化传热潜力与良好的工程应用前景,为高热通量条件下的微尺度散热系统设计提供新的解决思路。 展开更多
关键词 非对称锯齿型微通道 流动沸腾不稳定性 换热特性 数值模拟 气液两相流 相变
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煤层气水平井中气锚失效机理
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作者 樊彬 邓济平 +3 位作者 毛崇昊 刘斌 陈勇智 王广祖 《石油钻采工艺》 北大核心 2026年第1期133-138,共6页
重力型气锚在煤层气水平井中应用效果差,油管连续出气问题严重。为研究其失效机理,搭建了一套高11 m、与水平方向呈6°倾角、带螺杆泵和可视化气锚的排液采气实验装置。使用高速摄像机分别监测气锚内部和油管出口气液两相流态,以观... 重力型气锚在煤层气水平井中应用效果差,油管连续出气问题严重。为研究其失效机理,搭建了一套高11 m、与水平方向呈6°倾角、带螺杆泵和可视化气锚的排液采气实验装置。使用高速摄像机分别监测气锚内部和油管出口气液两相流态,以观察到油管连续出气作为气锚失效的依据,开展不同螺杆泵转速100~300 r/min、气相流量100~1 100 m^(3)/d、井底压力150~300 kPa的气锚失效实验。水平井筒中,气锚通过内部液相分隔油套环空和螺杆泵进液口,以实现环空中气液两相的分离,气锚的排液速度大于进液速度是其失效的原因。螺杆泵转速为200 r/min、气相流量为400 m^(3)/d时,气相仅以气泡形式进入气锚;提高螺杆泵转速到300 r/min,气锚内交界面下降到进液口下方,环空气相直接与泵连通,气锚失效。降低螺杆泵转速、优化气锚进液口形状和增加气锚深度都能提高气锚失效的气相流量。研究结果对煤层气井生产制度调节和气锚工具改进具有指导意义。 展开更多
关键词 煤层气 水平井 高气液比 排液采气 气锚 气液两相流
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考虑颗粒动态尺度影响的固液相间阻力修正模型研究
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作者 张自超 张利红 李延频 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期262-272,共11页
阻力模型是影响悬移质固液两相流固相浓度分布计算结果的重要因素,现有的相间阻力模型未考虑颗粒动态尺度引起的周围流体湍流强度改变对颗粒运动和扩散的影响,导致固相浓度计算结果与试验值相比仍有误差。为此,针对悬移质固液两相流,采... 阻力模型是影响悬移质固液两相流固相浓度分布计算结果的重要因素,现有的相间阻力模型未考虑颗粒动态尺度引起的周围流体湍流强度改变对颗粒运动和扩散的影响,导致固相浓度计算结果与试验值相比仍有误差。为此,针对悬移质固液两相流,采用流体湍流强度变化率与颗粒动态尺度的表达式,对MTE-Wen-Yu模型进行修正得到改进的PDS-MTE-Wen-Yu模型。通过圆管内固液两相流数值计算对改进模型进行了验证。结果表明,在不同进口流速、不同进口固相浓度和不同固相颗粒粒径时,相比于Wen-Yu模型和MTE-Wen-Yu模型,PDS-MTE-Wen-Yu模型计算得到的固相浓度分布与试验值更加吻合,计算精度更高。在湍流核心区,PDS-MTE-Wen-Yu模型和MTE-Wen-Yu模型的计算精度基本相同;但在近壁区内,PDS-MTE-Wen-Yu模型具有更高的计算精度。但是,随着颗粒粒径和固相浓度的增大,由于大粒径颗粒的惯性增大,湍流改变对颗粒的影响随之降低,PDS-MTE-Wen-Yu模型的计算误差逐渐增大。在固液两相流压力场计算时,MTE-Wen-Yu模型和PDS-MTE-Wen-Yu模型计算得到的压力降基本相同,都更接近试验值,但仍存在一定的误差。因此,PDS-MTE-Wen-Yu模型具有较高的计算精度,更适用于固相颗粒粒径较小的低浓度悬移质固液两相流固相浓度和小流速、低浓度固液两相流压力场的计算。 展开更多
关键词 固液两相流 悬移质 阻力修正模型 颗粒动态尺度 湍流修正函数
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碳捕集反应罐结构设计与流场仿真优化研究
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作者 袁镇 王凯 +2 位作者 王帆 姜文涛 王利俊 《今日自动化》 2026年第1期85-87,共3页
针对直接空气碳捕集(DAC)技术中吸附剂打湿与干燥效率低的问题,文章基于计算流体动力学(CFD)仿真,优化实验室级循环吸附-解吸附反应罐的进水与进气结构,以提升罐内气液两相流场的均匀性与过程效率。采用新型三维复合生物质吸附材料,利用... 针对直接空气碳捕集(DAC)技术中吸附剂打湿与干燥效率低的问题,文章基于计算流体动力学(CFD)仿真,优化实验室级循环吸附-解吸附反应罐的进水与进气结构,以提升罐内气液两相流场的均匀性与过程效率。采用新型三维复合生物质吸附材料,利用SolidWorks建立反应罐三维模型,并通过ANSYS Fluent软件模拟分析了空罐体、喷淋、均流板(开孔率38%)、密集均流板(开孔率64%)及复合结构5种进水方式,以及底部进气与侧方切向进气两种进气结构对罐内流场分布的影响。研究结果表明,采用开孔率为64%的密集均流板作为进水结构时,反应罐内液相分布最为均匀,液相体积分数高达83%,显著提升了吸附剂的打湿效率;侧方切向进气结构能在罐内形成稳定的旋流场,速度场分布更均匀,且平均气压(12.2Pa)显著低于底部进气结构(38Pa),更有利于物料的均匀干燥与CO_(2)吸附。 展开更多
关键词 直接空气碳捕集 反应罐设计 计算流体动力学 流场仿真 气液两相流 结构优化
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微气泡气-液-固流化床流动特性
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作者 杨捷 马永丽 +1 位作者 宋敬阔 刘明言 《石油炼制与化工》 北大核心 2026年第2期112-123,共12页
气-液-固流化床(GLSFB)因相间混合好、传质传热优而在化工等领域应用广泛。但是,毫米级气泡的气-液相界面积小,限制了传递效率的进一步提高。相比之下,微米级气泡可使比表面积呈数量级的增加。将微气泡引入到GLSFB,可显著提高传质传热... 气-液-固流化床(GLSFB)因相间混合好、传质传热优而在化工等领域应用广泛。但是,毫米级气泡的气-液相界面积小,限制了传递效率的进一步提高。相比之下,微米级气泡可使比表面积呈数量级的增加。将微气泡引入到GLSFB,可显著提高传质传热速率、延长停留时间。本研究聚焦新型微气泡GLSFB的流动特性,基于远心摄像技术,探究了操作参数对微气泡三相流动行为的影响规律,并基于Python编程,结合远心摄像技术与人工校正算法,实现了三相流动参数的快速测量计算。结果表明:微气泡Sauter直径与局部气含率随表观气速增加而增大,随主水流表观液速增大先增后减;大颗粒体系固含率随气速增大而减小,小颗粒体系无显著变化。 展开更多
关键词 气-液-固流化床 三相流 微气泡 气含率 远心光学系统
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出口节流管道液氧激冷过程的沸腾转换特性
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作者 秦文静 张家奇 +1 位作者 陈厚伶 陈兰伟 《国防科技大学学报》 北大核心 2026年第1期58-68,共11页
为研究液体火箭发动机主阀下游的管道-喷注器部件液氧激冷过程,将该部件简化为出口节流管道,开展了高(3750 kg·m^(-2)·s^(-1))、低(1800 kg·m^(-2)·s^(-1))两个质量通量的试验。根据试验结果,绘制了激冷过程中管内... 为研究液体火箭发动机主阀下游的管道-喷注器部件液氧激冷过程,将该部件简化为出口节流管道,开展了高(3750 kg·m^(-2)·s^(-1))、低(1800 kg·m^(-2)·s^(-1))两个质量通量的试验。根据试验结果,绘制了激冷过程中管内流体的流型发展图并进行分析,还开展了对莱顿弗罗斯特点对流传热系数(h_(LFP))的拟合。得到如下结论:管内液体再润湿包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种模式,分别受端部润湿面(入口和出口润湿面)、中部润湿面和液体高压充填控制;试验工况下管道前1/4段的再润湿始终为模式Ⅰ;管道中后段的再润湿模式随压强增大发生改变,压强小于1.181 MPa时为Ⅰ或Ⅱ,压强大于等于1.181 MPa时,低流量下转为Ⅰ、高流量下转为Ⅲ;使用半经验公式拟合0.15 m、0.30 m截面上4个测点的h_(LFP),误差小于34.2%。 展开更多
关键词 低温推进剂 管道激冷 气液两相流 沸腾转换
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基于多物理场仿真的YIG薄膜液相外延生长工艺优化的研究
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作者 吕搏闻 武珈羽 +5 位作者 张晗旭 朱森寅 张伶莉 张宇民 王先杰 宋波 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期29-36,共8页
随着光通信技术与光子芯片的发展,钇铁石榴石(YIG)晶体因优异的磁光特性在光通信系统、磁光隔离器等领域展现出广阔的应用前景,液相外延(LPE)法作为YIG薄膜的主要制备方法之一而备受关注。LPE法生长YIG薄膜的核心在于溶质输运过程的精... 随着光通信技术与光子芯片的发展,钇铁石榴石(YIG)晶体因优异的磁光特性在光通信系统、磁光隔离器等领域展现出广阔的应用前景,液相外延(LPE)法作为YIG薄膜的主要制备方法之一而备受关注。LPE法生长YIG薄膜的核心在于溶质输运过程的精准调控,其中均匀的流场分布和一致的温场环境是保障平稳传质的决定性条件。因此,调控工艺参数,实现平稳的温场和流场,对生长高质量的YIG薄膜具有重要的科学意义。本文基于多物理场仿真的方法,建立了LPE法生长YIG晶体的温度-流动耦合模型,通过数值模拟揭示了坩埚旋转对熔体流动、轴向温度梯度,以及晶体生长速率的影响规律。通过系统的仿真优化,获得了一组较优的工艺参数:将坩埚转速控制在55~60 r/min,可显著抑制流场和温场的扰动,从而维持固-液界面的稳定性,这为YIG晶体的高质量外延生长提供了有利条件。本研究为复杂氧化物晶体的可控生长提供了理论指导和工艺优化的新思路。 展开更多
关键词 晶体生长 液相外延 钇铁石榴石 温度-流动耦合 温场 流场
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水平电场作用下盐水中三个氯气气泡聚并特性
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作者 王通 黄杏梅 张丽 《化学工程》 北大核心 2026年第1期65-70,共6页
利用数值模拟方法研究水平均匀电场作用下3个等大的氯气气泡在静止盐水中的聚并特性,对不同排列方式下3个气泡能完成聚并过程的最小距离(临界聚并距离)进行研究,考察电压和气泡大小对临界聚并距离的影响。结果表明:气泡呈正三角形分布时... 利用数值模拟方法研究水平均匀电场作用下3个等大的氯气气泡在静止盐水中的聚并特性,对不同排列方式下3个气泡能完成聚并过程的最小距离(临界聚并距离)进行研究,考察电压和气泡大小对临界聚并距离的影响。结果表明:气泡呈正三角形分布时,电压和气泡直径越大,临界聚并距离越小。气泡呈等距共轴线分布时,电压越大和气泡直径越小,临界聚并距离越小。气泡呈等距同水平线分布时,电压越小和气泡直径越大,临界聚并距离越小。 展开更多
关键词 气泡聚并 临界聚并距离 均匀电场 数值模拟 气液两相流
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液态金属脉动横掠管束的非稳态流动与多参数传热耦合机制研究
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作者 蒋瀚涛 陈慧 刘迎文 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第3期132-143,共12页
针对传统顺排管束布置中二次流有限而导致的传热受限问题,将液态金属横掠管束和脉动流两种方法相结合,针对传热性能展开数值模拟研究。首先,建立液态金属横掠管束模型,并基于该物理模型验证湍流模型和湍流普朗特数的可靠性;接着,建立具... 针对传统顺排管束布置中二次流有限而导致的传热受限问题,将液态金属横掠管束和脉动流两种方法相结合,针对传热性能展开数值模拟研究。首先,建立液态金属横掠管束模型,并基于该物理模型验证湍流模型和湍流普朗特数的可靠性;接着,建立具有流动分离和逆压梯度特征的凹槽模型,验证湍流模型对脉动流的适用性;然后,对施加脉动流后的非稳态流场进行了分析;最后,采用Box-Behnken实验设计方法,以管束流向间距比、横向间距比、贝克莱数、脉动振幅和脉动频率为设计变量,努塞尔数为目标函数,对液态金属脉动横掠管束进行数值模拟。结果表明:脉动流的引入导致涡结构的演变增强了再循环区的湍流程度,与稳态流动相比湍动能增强3~4倍,传热性能提升1.05~1.70倍;努塞尔数与贝克莱数、脉动振幅呈现正相关,与横向间距和流向间距呈负相关,而不同参数条件下则存在最佳脉动频率,范围在7.5~12.5 Hz;所提传热关联式预测误差不超过8%。研究对推进换热器设计、提高热效率、工程应用具有参考意义。 展开更多
关键词 液态金属 顺排管束 脉动流 湍流 传热关联式
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