管內螺旋渦流中環狀流形成及穩定機理

《管內螺旋渦流中環狀流形成及穩定機理》是依託西安交通大學，由白博峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：管內螺旋渦流中環狀流形成及穩定機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：白博峰
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

環狀流動具有較低的流動阻力和較高的傳熱係數，可以降低氣液輸送能耗、提高換熱性能。基於氣液兩相密度差這一基本物理特性，本項目提出了利用螺旋渦流促使氣液相界面重新分布，改變氣液兩相流流型轉變界限，在更寬廣的流動範圍形成環狀流這一創新思路。通過理論建模、數值模擬、機理實驗相結合的方法，構建氣液兩相螺旋渦流動力學模型和螺旋渦流作用下的環狀流界面波數理模型，闡明不同來流流型條件下氣液兩相螺旋渦流中環狀流形成的機理與動力學條件，環狀流界面波穩定機理和動力學條件，掌握螺旋渦流作用下的流型轉變、環狀流界面波穩定性、流動阻力等規律和定量預測方法。研究成果將為套用環狀流動技術實現降低流動阻力、增強換熱效率、提高流動安全等工業套用提供理論基礎；為構建氣液螺旋渦流基礎理論提供先進模型、基礎數據和基本規律。

結題摘要

環狀流動具有較低的流動阻力、較高的傳熱係數、較好的氣液分離性，可以降低氣液輸送能耗、提高換熱性能和氣液分離效率，在物料輸送、強化換熱、氣液分離、流動安全等工業領域得到了廣泛套用。基於氣液兩相密度差這一基本物理特性，本項目提出了利用螺旋渦流促使氣液相界面重新分布，在更寬廣的流動範圍形成環狀流的創新思路。通過機理實驗、理論建模和數值模擬相結合的研究方法，提出了高含氣率氣液兩相流測量新方法，系統研究了螺旋渦流及非螺旋渦流作用下氣液兩相流的關鍵基礎科學問題，揭示了大振幅界面波及液滴夾帶機理，構建了氣液兩相螺旋渦流動力學模型和螺旋渦流作用下環狀流界面波數理模型，闡明了不同來流流型條件下氣液兩相螺旋渦流中環狀流形成的機理與動力學條件，揭示了環狀流液膜失穩的動力學機理，掌握了螺旋渦流作用下的流型轉變、環狀流界面波穩定性、流動阻力等規律和定量預測方法。研究成果將為套用環狀流動技術實現降低流動阻力、增強換熱效率、提高流動安全等工業套用提供理論基礎；為構建氣液螺旋渦流基礎理論提供先進模型、基礎數據和基本規律。