自吸泵气液两相流数值模拟分析
《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、引言在许多工业应用中，如石油、天然气和化学工业中，气液两相流是非常常见的流动状态。
对水平管内气液两相流的流型进行深入的研究对于提升设备的效率和可靠性具有重要意义。
本论文通过数值模拟和实验研究的方法，探讨了水平管内气液两相流的流型特征及其变化规律。
二、文献综述在过去的几十年里，许多学者对气液两相流进行了广泛的研究。
这些研究主要关注流型的分类、流型转换的机理以及流型对流动特性的影响等方面。
随着计算流体动力学（CFD）技术的发展，数值模拟已成为研究气液两相流的重要手段。
同时，实验研究也是验证数值模拟结果和深化理解流动机理的重要途径。
三、数值模拟1. 模型建立本部分首先建立了水平管内气液两相流的物理模型和数学模型。
物理模型包括管道的几何尺寸、流体性质等因素。
数学模型则基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律，并考虑了气液两相的相互作用。
2. 数值方法采用计算流体动力学（CFD）方法对模型进行求解。
通过设置适当的边界条件和初始条件，得到气液两相流的流动状态。
此外，还采用了多相流模型和湍流模型等，以更准确地描述气液两相的流动特性。
3. 结果分析通过数值模拟，得到了水平管内气液两相流的流型图、流速分布、压力分布等结果。
分析这些结果，可以深入了解流型的转变过程和流动特性。
四、实验研究1. 实验装置设计了一套用于气液两相流实验的装置，包括水平管道、气体供应系统、液体供应系统、测量系统等。
通过调节气体和液体的流量，可以模拟不同工况下的气液两相流。
2. 实验方法在实验过程中，通过观察和记录流动现象，获取了流型、流速、压力等数据。
同时，还采用了高速摄像等技术，对流动过程进行可视化分析。
3. 结果分析将实验结果与数值模拟结果进行对比，验证了数值模拟的准确性。
同时，还分析了不同因素（如管道直径、流体性质等）对气液两相流流型的影响。
五、结论与展望通过数值模拟和实验研究，得到了以下结论：1. 水平管内气液两相流的流型受多种因素影响，包括管道直径、流体性质、流速等。
y型微通道气液两相流的数值模拟简
y型微通道气液两相流的数值模拟简
微通道中的气液两相流是一种复杂的流动现象，其数值模拟可以通过多相流模型来求解。
下面是一种简单的数值模拟方法：
1. 网格划分：根据微通道的几何形状，将计算域划分为若干个小单元，形成网格。
可以使用结构化网格或非结构化网格，根据实际情况选择合适的网格类型。
2. 方程建立：建立气液两相流动的守恒方程，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。
对于气液两相流动，需要考虑两相间的相互作用，使用数学模型描述气液两相的物理过程。
3. 物理模型：选择合适的两相流模型。
常见的两相流模型包括欧拉模型、VOF模型、多流体模型等。
根据实际情况选择适应的模型。
4. 边界条件：根据实际情况设置合适的边界条件，包括压力、速度和温度等。
边界条件的选择对模拟结果有较大影响，需要根据实际情况进行合理设定。
5. 数值求解：使用数值方法对守恒方程进行离散化，得到离散方程。
常用的数值方法有有限差分法、有限体积法和有限元法等。
通过迭代求解离散方程，得到气液两相流场的数值解。
6. 边界处理：处理流场的边界，使得计算结果满足物理约束条件。
边界处理包括边界设置、边界条件的施加和边界修正等。
7. 结果分析：对计算结果进行分析与评估，包括流速分布、温度分布、压力分布等。
根据模拟结果对气液两相流动进行分析，并与实验数据进行对比。
以上是一种简单的数值模拟方法，当涉及到更复杂的问题时，可能需要使用更高级的模型和方法来进行数值模拟。
此外，数值模拟的准确性还受到边界条件和网格划分的影响，需要进行适当的验证和调整。
《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。
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着科技的发展，气水两相喷雾技术广泛应用于农业、工业、能源等多个领域。
拉瓦尔效应作为气水两相喷雾的重要物理现象，其研究对于提高喷雾效率、优化喷雾系统具有重要意义。
本文基于拉瓦尔效应，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，以期为相关领域提供理论支持和实践指导。
二、拉瓦尔效应概述拉瓦尔效应是指当气流在喷管中加速时，由于气体和液体之间的相互作用，形成一种特殊的流动状态。
在这种状态下，气体和液体的混合物能够以更高的速度喷出，从而提高喷雾的效率和均匀性。
了解拉瓦尔效应的原理和特点，对于气水两相喷雾的数值模拟具有重要意义。
三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。
CFD是一种通过计算机模拟流体流动、传热、反应等物理现象的技术。
在气水两相喷雾的数值模拟中，我们采用欧拉-拉格朗日方法，将气体和液体分别作为连续介质和离散颗粒进行处理。
同时，结合拉瓦尔效应的原理，建立相应的数学模型和仿真程序。
四、模型建立与参数设置在数值模拟中，我们首先建立气水两相喷雾的物理模型。
根据实际喷雾系统的结构和工作原理，设置相应的边界条件和初始参数。
其中，重点考虑喷嘴结构、气体流速、液体流量等关键因素对喷雾效果的影响。
同时，为更准确地模拟拉瓦尔效应，我们采用合适的湍流模型和相互作用模型，以描述气体和液体之间的相互作用和影响。
五、结果与分析通过数值模拟，我们得到了气水两相喷雾的流场分布、速度场、压力场等关键参数。
结果表明，在拉瓦尔效应的作用下，气体和液体的混合物能够以更高的速度喷出，提高了喷雾的效率和均匀性。
同时，我们还发现喷嘴结构、气体流速、液体流量等参数对喷雾效果具有显著影响。
通过优化这些参数，可以进一步提高喷雾的质量和效率。
六、讨论与展望本研究基于拉瓦尔效应对气水两相喷雾进行了数值模拟研究，取得了一定的成果。
然而，仍存在一些问题和挑战需要进一步研究和解决。
例如，如何更准确地描述气体和液体之间的相互作用和影响，如何优化喷嘴结构和参数以提高喷雾效果等。
《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。
流型的研究对于了解气液两相流的传输特性，预测设备运行状况以及优化过程控制具有重要的实际意义。
本文针对水平管内气液两相流流型进行数值模拟与实验研究，为实际工业应用提供理论支持。
二、文献综述气液两相流的研究历史悠久，学者们通过实验和理论分析，对各种流型进行了深入的研究。
在水平管内，气液两相流的流型主要包括泡状流、弹状流、环状流等。
这些流型的特性对管道的传输效率、压力损失以及设备运行稳定性具有重要影响。
近年来，随着计算流体动力学（CFD）技术的发展，数值模拟在气液两相流研究中的应用越来越广泛。
三、研究内容（一）数值模拟本文采用CFD技术对水平管内气液两相流的流型进行数值模拟。
首先建立物理模型和数学模型，确定求解方法和边界条件。
然后，通过数值计算得到不同流型下的速度场、压力场等物理量分布。
最后，对模拟结果进行验证和分析，为实验研究提供理论支持。
（二）实验研究实验研究是本文的重点部分，主要包括实验装置、实验方法、数据处理和结果分析。
实验装置包括水平管、气源、液源、测量仪器等。
实验方法采用可视化观察和物理量测量相结合的方式，对不同流型下的气液两相流进行观测和记录。
数据处理主要包括数据采集、整理、分析和图表制作等步骤。
最后，对实验结果进行分析和讨论，为数值模拟提供验证依据。
四、结果与讨论（一）数值模拟结果数值模拟结果表明，水平管内气液两相流的流型与气流速度、液流速度、管道直径等参数密切相关。
在不同参数下，流型表现出不同的特性，如泡状流的分散性、弹状流的周期性以及环状流的连续性等。
这些结果为后续的实验研究提供了理论支持。
（二）实验研究结果实验研究结果表明，不同流型下的气液两相流具有不同的传输特性和传输效率。
例如，在泡状流中，气泡的分散性较好，有利于提高传输效率；而在环状流中，液膜的连续性较好，有利于降低管道的摩擦阻力。
气液两相流数值模拟及应用
气液两相流数值模拟及应用气液两相流是指在某些现象或工艺中，气体和液体同时存在，相互作用，形成的复杂流动状态。
气液两相流在自然界和工业生产中都有广泛的应用，如气液动力学、船舶工程、石油化工、水力学、管道输送等。
数值模拟技术是研究气液两相流的有效方法之一，可通过数学模型描述气液两相流的运动规律，预测流体在各种复杂工况下的运动状态，为各个领域的工程问题提供了重要的参考和解决方法。
一、气液两相流的特点气液两相流的特点是复杂性和多变性。
气液两相流的物性参数（如密度、粘度等）随着相体积分数的变化而变化，在不同的压力、温度和流速下具有不同的特性，且颗粒大小和形状不同，流动形态和动态行为也各异。
正因为如此，对气液两相流的数值模拟需要考虑诸多的参数和影响因素，同时需要选择合适的数值模型、计算方法和数值算法。
二、数值模拟的方法数值模拟方法包括欧拉方法和拉格朗日方法。
欧拉方法适合于模拟流体的宏观运动，它将流场用网格剖分成小单元，并在每个单元上建立流体的宏观性质方程，求解这些方程，得到流场的解析结果。
欧拉方法适合于模拟气体简单的流动情况，但对于气液两相流就显得有些困难，因为在气液两相流中液滴和气泡的运动轨迹是不确定的，欧拉方法不能很好地描述它们碰撞和合并的过程，因此需要采用拉格朗日方法。
拉格朗日方法则选择一类代表性粒子（或液滴、气泡）的轨迹，并得到这些粒子的位置、速度和加速度等参数，再利用统计学方法推导出流场的宏观性质。
它的主要问题是计算代价较大，在大规模气液两相流模拟中会遇到实际的难点和困难。
三、应用实例气液两相流的应用实例主要集中在以下几个方面：1. 混合气气动特性的研究在飞行器、火箭等领域中，气液两相流的复杂性和多变性表现为物体的气动特性的变化，主要是由于流体的惯性和相互作用之间的复杂关系。
2. 溢流油井泄漏在石油生产过程中，由于机械故障或人为操作不当等原因，可能导致油井中的压力失控，引起油气、水等溢出，形成泄漏。
《2024年基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》范文
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言喷雾技术是众多工程领域中的关键技术之一，尤其在燃烧、冷却、喷涂等过程中发挥着重要作用。
近年来，气水两相喷雾技术因其独特的物理特性和广泛的应用前景，受到了广泛关注。
本文以拉瓦尔效应为基础，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，旨在深入了解其工作原理和性能特点。
二、拉瓦尔效应及其在气水两相喷雾中的应用拉瓦尔效应是指当流体在拉瓦尔喷管中流动时，通过适当的设计和调整，可以使流体在亚音速和超音速之间转换，从而实现高效的能量转换和传输。
在气水两相喷雾中，拉瓦尔效应的应用主要体现在喷嘴的设计和优化上。
通过合理的设计喷嘴结构，使气体和液体在喷嘴中形成良好的混合和雾化效果，从而提高喷雾的均匀性和稳定性。
三、数值模拟方法及模型建立本文采用计算流体动力学（CFD）方法对气水两相喷雾进行数值模拟。
首先，建立喷雾系统的几何模型和物理模型，包括喷嘴、喷雾环境等。
其次，选择合适的湍流模型、多相流模型和传热传质模型等，对喷雾过程进行数学描述。
最后，利用数值计算软件对模型进行求解，得到喷雾过程中的流场分布、速度场、温度场等关键参数。
四、模拟结果与分析通过对气水两相喷雾的数值模拟，我们得到了喷雾过程中的流场、速度场和温度场等关键参数的分布情况。
首先，在喷嘴附近，气体和液体在拉瓦尔效应的作用下混合并形成高速喷射流。
随着喷射流的扩散和传播，流速逐渐降低，但仍然保持较高的速度。
其次，在喷雾过程中，气体和液体的相互作用导致温度场发生变化，从而影响喷雾的蒸发和扩散过程。
最后，通过对模拟结果的分析，我们可以得出喷嘴结构、喷射压力、环境温度等因素对气水两相喷雾性能的影响规律。
五、结论与展望本文基于拉瓦尔效应对气水两相喷雾进行了数值模拟研究，得到了喷雾过程中的流场、速度场和温度场等关键参数的分布情况。
通过分析模拟结果，我们可以得出以下结论：1. 喷嘴结构对气水两相喷雾的性能具有重要影响。
合理的设计喷嘴结构可以使气体和液体在喷嘴中形成良好的混合和雾化效果，从而提高喷雾的均匀性和稳定性。
气液两相节流数值模拟
Mine Engineering 矿山工程, 2016, 4(1), 24-29Published Online January 2016 in Hans. /journal/me/10.12677/me.2016.41005Numerical Simulation of Gas-LiquidTwo-Phase Flow in Throttling ProcessDesheng LiuThe Petroleum Exploration & Production Research Institute, SINOPEC (PERRIS), BeijingReceived: Jul. 14th, 2015; accepted: Jan. 26th, 2016; published: Jan. 29th, 2016Copyright © 2016 by author and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractIn this paper, a simplified physical model at the throttle choke is established based on the Fluent Software. The flow properties of gas-liquid two-phase flow at the throttle nozzle are studied. As a result, the pressure and the temperature at the entrance of the throttle nozzle decrease sharply and then achieve a balance through the energy attenuation. The total variation trend is reduced. It provides a theoretical foundation to prevent the hydrate formation.KeywordsGas-Liquid Two-Phase Flow, Restriction, CFD Simulation, Gas Hydrate气液两相节流数值模拟刘德生中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京收稿日期：2015年7月14日；录用日期：2016年1月26日；发布日期：2016年1月29日摘要本文研究气液两相流在节流嘴处的流动规律，利用Fluent计算流体动力学软件，对节流嘴附近的流体流动状况进行数值模拟。
水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究
水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究一、引言随着工业技术的发展，气液两相流在许多工业领域中都有着广泛的应用。
对气液两相流的流型进行研究可以帮助我们了解气液两相流在不同工况下的行为规律，并为工业生产提供参考依据。
本文通过数值模拟和实验研究的方法，对水平管内气液两相流的流型进行探究，旨在揭示其内在机理并提供实际应用上的指导。
二、气液两相流流型气液两相流的流型可以根据界面形态、相对速度和尺度等不同特征进行分类。
在水平管内，常见的气液两相流流型包括气泡流、毛细液膜流、层流、湍流等。
1. 气泡流气泡流是指气泡连续相沿管道轴向方向流动的流型。
气泡流的流动规律复杂，气泡的生成、增长、移动和破裂等现象会对系统产生重要影响。
2. 毛细液膜流毛细液膜流是指液滴连续相沿管道轴向方向流动的流型。
毛细液膜流具有较高的液滴保持率和较低的液滴速度，可应用于化工领域中逆流萃取、反应器和蒸馏器等设备的设计。
3. 层流层流是指气液两相在管内形成整齐分层的流动方式。
层流具有较低的气液摩擦，较小的波动和均匀的分布特点，适用于气体和液体之间传质和反应等过程。
4. 湍流湍流是指气液两相之间发生剧烈的随机运动，界面不规则、相对速度梯度大的流动现象。
湍流带来的剧烈的涡流运动能够增强传热、传质和混合效果，但同时也带来了较大的能耗和压降。
三、数值模拟方法1. 基本原理数值模拟方法一般采用基于流体动力学（CFD）的欧拉方法，通过对流体连续方程、动量方程和能量方程的离散，求解气液两相流的速度、压力和温度等物理量。
2. 模型设定通过建立水平管道的几何模型和气液两相流的初始条件，设定不同的流量、压力、温度等工况参数，以模拟实际工程中的不同场景。
3. 数值算法常见的数值算法包括有限体积法、有限元法和边界元法等。
通过基于时间和空间的离散化方法，将连续方程转化为离散方程，进而通过迭代求解得到数值解。
四、实验研究方法1. 实验设置通过在水平管内进行气液两相流实验，观察和记录不同流型的现象和特征，以定量分析其行为规律。
气液两相流的数值模拟研究
气液两相流的数值模拟研究一、前言气液两相流在化工、石油、医药、环境等领域有着广泛的应用。
受复杂流体力学问题和实验难度大的限制，气液两相流的数值模拟成为研究的主要手段之一。
本篇文章将探讨气液两相流数值模拟的现状和发展方向。
二、气液两相流模型气液两相流的数值模拟是指通过计算机数值模拟方法对气液两相流的过程进行计算预测的过程，模型选择和建立是数值模拟的关键环节之一。
1.流体动力学模型流体动力学模型主要考虑流场的宏观特性，流体视为连续介质，方程组包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程。
此模型适用于微尺度气泡和液滴数较少的情况。
2.多相流动模型多相流动模型将气液两相作为两种不同的物理介质，其流动是非连续性的，不同于单相流动模型，需要考虑多个相之间流动的交互作用。
常用的多相流动模型有界面追踪法、Euler-Euler方法、Euler-Lagrange方法等。
3.离散元模型离散元模型主要考虑颗粒间相互作用，颗粒被视为刚体，通过颗粒间作用力学来描述粒子移动、碰撞、断裂等运动过程。
此模型适用于凝聚、粘附、颗粒运动较多的气液两相流。
三、气液两相流数值模拟方法气液两相流的数值模拟方法有多种，以下为常用的数值模拟方法。
1.有限体积法有限体积法将流场分为小的控制体，以格子中心的物理量来表示流场特征，并通过有限差分方式离散处理控制体边界，二次精度和高精度的算法可以在模拟气液两相流时减少精度误差。
2.有限元法有限元法将计算区域分解为无限小的单元，用连续物理场的试验函数来描述流场，通过离散计算相邻单元之间的交互作用来求解流场。
此方法适用于多物理场耦合问题。
3.格子Boltzmann方法格子Boltzmann方法将流体粒子离散在格子上，通过Boltzmann方程来描述流体的运动，通过背反演逆过程将宏观流场转换为微观状态，再根据微观状态模拟宏观流场，其有优秀的高精度和高效性能，但对于多相流有一定局限。
四、气液两相流数值模拟的进展气液两相流数值模拟在几十年的发展中，已经得到了较大的进展，但仍有一些问题亟待解决。
气液两相流动的数值模拟与控制研究
气液两相流动的数值模拟与控制研究气液两相流动是一种非常复杂的物理现象，在许多工业应用中都有广泛的应用，如原油生产、化工、环境保护等。
因此，对气液两相流动的数值模拟和控制研究具有重要意义。
数值模拟是研究气液两相流动的基础和关键。
利用数值模拟可以通过计算机模拟气液两相流动的过程和规律，从而阐明其物理过程和机理。
常用的数值模拟方法有欧拉法、拉格朗日法、欧拉-拉格朗日法、多体动力学方法等。
其中，欧拉法和拉格朗日法是两种基本的数值模拟方法。
欧拉法是一种以网格为基础的方法，将连续介质视为网格上的物理量的函数，通过求解控制方程来模拟流场。
拉格朗日法则是以流体质点为研究对象，将流体看作是一组粒子集合，跟踪每个粒子的运动信息，从而获得全流场的信息。
除了数值模拟外，控制气液两相流动也是非常重要的。
气液两相流动的控制主要包括过程控制和结构控制两个方面。
过程控制主要是通过流量调节、压力控制等手段来实现流动参数的控制，从而实现工业生产和环境保护等目的。
结构控制则是通过改变气液流动的结构和特性来实现流动控制。
例如，利用杆状物、介质、激励器等控制因素来改变气液流动的结构，从而提高流动的效率和控制效果。
在气液两相流动的数值模拟和控制研究中，还存在着许多问题需要解决。
例如，在数值模拟方面，欧拉法和拉格朗日法都存在计算精度问题。
欧拉法无法精确描述较小颗粒的运动，而拉格朗日法对于大规模流动计算的计算复杂度较高，计算效率比较低。
在流动控制方面，由于气液两相流动比较复杂，因此流动的结构控制还存在较大的挑战，未来需要继续改进新的控制方法和技术。
总之，气液两相流动的数值模拟和控制研究是当前工业制造和环境保护等领域中的热点问题，它具有重要的科学意义和实际应用价值。
未来，需要进一步深入研究，开发新的模拟方法和控制技术，以提高气液两相流动的研究水平和应用效果。
气液两相流动的数值模拟
气液两相流动的数值模拟引言气液两相流动是一种复杂的流体现象，广泛应用于化工、能源和环境等领域。
为了研究和优化气液两相流动的过程，数值模拟成为一种重要的工具。
本文将介绍气液两相流动的数值模拟方法及其应用，并对相关技术进行分析和比较。
1. 数值模拟方法气液两相流动的数值模拟方法主要包括欧拉法、拉格朗日法和欧拉-拉格朗日耦合法。
欧拉法基于流体的宏观性质，将流体看作是连续的介质，通过求解Navier-Stokes方程来模拟流动过程。
拉格朗日法则是以流体的微观性质为基础，对流体进行粒子追踪，通过求解基于粒子的质点运动方程来描述流动。
欧拉-拉格朗日耦合法则是将欧拉法和拉格朗日法相结合，综合考虑流体宏观和微观性质，使得模拟结果更加准确。
选择适合的数值模拟方法需要充分考虑流体性质、流动特点和计算资源等因素。
2. 数值模拟过程数值模拟气液两相流动的过程可以分为准备工作、建模和求解三个步骤。
2.1 准备工作在进行数值模拟前，需要对流动区域进行几何建模和边界条件的设定。
根据实际情况，可以采用CAD软件构建三维模型，并将模型导入数值模拟软件中。
边界条件包括入口条件和出口条件，以及固体壁面的边界条件。
入口条件包括流体的质量流率、速度和温度等参数，出口条件可以是静压或者设定的速度和压力等参数。
2.2 建模在建模阶段，需要选择适当的数值模型和求解方法。
对于气液两相流动，常用的数值模型包括两流体模型、VOF（Volume of Fluid）模型和Eulerian-Eulerian模型。
两流体模型将气液两相看作是不同的物质，通过求解两个连续介质的守恒方程来描述两相流动。
VOF模型则将气液两相看作是同一物质的不同相态，通过跟踪气液界面的位置来模拟两相流动。
Eulerian-Eulerian模型是综合两流体模型和VOF 模型的优势，对流体的宏观和微观性质进行耦合求解。
求解方法常用的有有限体积法、有限差分法和有限元法等。
2.3 求解在求解阶段，可以利用数值模拟软件对建模结果进行求解。
两相流数值模拟(第6讲_part2-连续介质类方法-气液两相流0420
第k相弥散颗粒物的体积分数方程（连续性方程）
t
k k
x j
k kumj
k
x j
k kuDkj
k 表示k相物质的传质速率（kg/m3 s）。
如果k不发生变化，而且不发生传质时，上式可简化为
t
k
x j
k umj
x j
k uDkj
uDk
扩 散速度（DiffusionVelocity），代表弥散相k相对于微元体质量中心的速度。
m
式中 m g Vg l Vl 。
将Vgcm=Ug-Ucm定义为气相扩散速度（m/s） 将Vlcm=Ul-Ucm定义为液相扩散速度（m/s）。
（一）混合模型
如何处理弥散颗粒相得滑移速度Ucp 是混合模型的关键。 根据确定相间滑移速度的方程的不同形式，目前发展了多种模 型，如： 漂移通量模型 (Drift Flux Model)、 扩散模型（Diffusion Model） 悬浮模型(Suspension Model) 代数滑移模型（Algebraic Slip Model）
第六讲（Part2）：
气－液两相流的 连续介质类数值模拟方法
气－液两相流数值模拟方法的分类
前面介绍的双流体模型，主要针对连续气体－弥散固体颗粒两相 流动而言的。
对于由气体－液体组成的两相流动体系而言，实际的处理方法会有 所不同：
第一，对于气体－弥散液滴或由液体－弥散气泡组成的气－液两相 流动体系，气体相和液体相本身就是流体，在增加适当的补充方程后， 可直接计算，不需要“拟流体”的假设。
（一）混合模型
注意： （１）这种处理方法与前述的气体－颗粒的“均相模型”和
“小滑移”模型相类似，部分地考虑了界面传递特性以 及两相间扩散作用和脉动作用。 （２）主要用来处理混合比较均匀的两相流动，譬如，气液泡 状流或雾状流。
《2024年基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》范文
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，气水两相喷雾技术在许多领域如能源、化工、医药等均有着广泛的应用。
拉瓦尔效应作为流体动力学中的一种重要现象，在气水两相喷雾的生成和传播过程中起着关键作用。
本文旨在通过数值模拟的方法，对基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾进行深入研究，以期为相关领域的应用提供理论支持。
二、文献综述近年来，气水两相喷雾技术的研究逐渐成为热点。
拉瓦尔效应在喷雾过程中的作用，已经引起了广泛关注。
前人的研究主要集中于拉瓦尔喷嘴的设计与优化、喷雾特性的实验观测以及喷雾模型的建立等方面。
然而，对于气水两相喷雾的数值模拟研究尚不够充分，特别是在考虑拉瓦尔效应的条件下，气水两相的相互作用、传播规律以及优化策略等方面仍需进一步研究。
三、研究方法本研究采用数值模拟的方法，结合拉瓦尔效应的理论，对气水两相喷雾进行建模和分析。
首先，我们构建了合适的气水两相喷雾模型，考虑了拉瓦尔喷嘴的结构和特性。
其次，我们采用了适当的数值方法和算法，对模型进行求解和优化。
最后，我们通过模拟结果与实际观测结果的对比，验证了模型的准确性和可靠性。
四、气水两相喷雾的拉瓦尔效应分析在气水两相喷雾中，拉瓦尔效应主要表现为气相和液相的相互作用以及传播规律。
在喷嘴处，由于气体的高速流动和液体的存在，形成了复杂的流场结构。
这种流场结构在传播过程中，会受到拉瓦尔效应的影响，使得气相和液相在喷雾中产生不同的速度分布和传播规律。
通过数值模拟的结果，我们可以观察到这种流场结构的变化以及拉瓦尔效应的影响。
五、模拟结果与讨论通过数值模拟，我们得到了气水两相喷雾在拉瓦尔效应作用下的传播规律和特性。
首先，我们发现拉瓦尔喷嘴的结构对喷雾的特性有着显著的影响。
不同结构的喷嘴会产生不同的流场结构和传播规律。
其次，气相和液相在喷雾中的相互作用和传播规律也受到了拉瓦尔效应的影响。
这种影响表现在速度分布、喷雾形态以及液滴的破碎和雾化等方面。
气液两相流的数值模拟与优化设计
气液两相流的数值模拟与优化设计一、引言气液两相流是工程中常见的多相流现象，其在化工、石油、能源等领域具有重要作用。
为了减少试验研究的成本和时间，在计算机科学技术的支持下，数值模拟逐渐成为了研究气液两相流的有效手段。
本文将介绍气液两相流的数值模拟方法，并探讨其在优化设计中的应用。
二、气液两相流的数值模拟方法气液两相流的数值模拟方法可以分为欧拉方法和拉格朗日方法。
1.欧拉方法：在欧拉方法中，将气体和液体视为一个连续的介质，通过求解守恒方程来计算气液两相流的运动状态。
欧拉方法紧耦合，可用于复杂的多相流体系模拟，但其对流体的宏观特性的表示较弱，并不能很好地描述流场的微观特性。
2.拉格朗日方法：在拉格朗日方法中，将每个颗粒视为一个独立的物体，通过求解运动方程来计算气液两相流的运动状态。
拉格朗日方法强调流场的微观特性，并适用于研究颗粒的运动学问题，但其较难处理复杂的多相流体系模拟。
三、气液两相流数值模拟的优化设计应用气液两相流数值模拟可用于优化设计，包括以下方面：1.应用数值模拟分析气液两相流过程的物理规律，预测气液两相流在不同工况下的流动特性，从而优化流场设计，提高效率和性能。
2.通过数值模拟研究气液两相流变化规律，提高设备运行可靠性和安全性。
3.应用数值模拟分析气液两相流过程的化学反应，探讨反应机理，优化反应器设计，提高反应效率和稳定性。
四、气液两相流数值模拟在化工行业优化设计中的实例通过气液两相流数值模拟，可以优化化工行业中的化学反应器设计。
一例是优化稀有金属催化反应器中液固气三相流的分布，提高反应效率和稳定性。
在该例中，利用拉格朗日方法模拟反应器内单一球形粒子的运动规律，建立了数学模型。
通过模拟分析，发现粒子的径向分布在反应器底部峰值，而体积分布在靠近反应器顶部。
优化设计中，采用多孔涂层技术，将液体布散到球形粒子表面，将气体分布到多孔涂层内部，从而提高了反应器内的质量传递效率和反应效率，实现了优化设计。
《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、引言随着现代工业与科学技术的不断进步，气液两相流流型在多种领域如化工、石油、能源等领域的应用越来越广泛。
对于水平管内气液两相流的流型研究，不仅是基础科学研究的重要组成部分，也是工业应用中不可或缺的技术支持。
本文将重点对水平管内气液两相流的流型进行数值模拟与实验研究，旨在深入了解其流动特性，为相关领域的实际应用提供理论依据。
二、气液两相流流型概述气液两相流是指在同一管道或空间内同时存在气相和液相的流动状态。
在水平管内，由于重力的作用，气液两相流的流型会受到多种因素的影响，如流速、管道直径、流体物性等。
常见的流型包括泡状流、弹状流、环状流等。
三、数值模拟方法为了更深入地研究水平管内气液两相流的流型特性，本文采用数值模拟的方法。
数值模拟方法可以有效地预测流型的变化，并能够提供大量的数据支持。
具体方法如下：1. 建立数学模型：基于流体力学原理，建立气液两相流的数学模型。
考虑重力、粘性力、表面张力等作用力的影响。
2. 设定边界条件和初始条件：根据实际实验条件，设定管道的尺寸、流体物性、流速等参数。
3. 数值求解：采用适当的数值求解方法，如有限元法、有限差分法等，对数学模型进行求解。
4. 结果分析：对求解结果进行分析，得出不同流型下的速度分布、压力分布等特性。
四、实验研究方法除了数值模拟外，本文还进行了实验研究。
实验研究可以验证数值模拟结果的准确性，并提供更直观的观测数据。
具体方法如下：1. 实验装置设计：设计合适的实验装置，包括水平管道、流体供应系统、测量系统等。
2. 实验操作：按照设定的实验条件进行操作，记录实验数据。
3. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出不同流型下的流动特性。
五、结果与讨论通过数值模拟和实验研究，我们得到了以下结果：1. 不同流型下的速度分布和压力分布特性；2. 流型转变的临界条件；3. 重力、流速、管道直径等因素对流型的影响。
气液两相流场的数值模拟与分析
气液两相流场的数值模拟与分析气液两相流是目前工业领域中非常常见的一种流动模式，特别是在石油、化工、生物、医药等领域，几乎都会遇到气液两相流。
气液两相流在工业生产中的应用非常广泛，但同时也会存在一些问题，比如管道堵塞、设备损坏、能耗增加等。
因此，对气液两相流的数值模拟与分析有着非常重要的意义。
一、气液两相流的数值模拟方法气液两相流场一般采用计算流体力学方法进行数值模拟，其中最常用的方法是欧拉-拉格朗日方法、欧拉-欧拉方法和欧拉-多相方法。
欧拉-拉格朗日方法（EL）是以分离相流为前提，将气相和液相视为两个单独的相，对气相和液相的流动状态单独求解。
该方法适用于高浓度的悬浮液。
该方法的优点在于其计算过程简单，且准确度较高。
欧拉-欧拉方法是将气液两相视为一体，即在同一时刻同一空间位置内同时解压气相和液相连续性方程和运动方程。
该方法适用于气液界面位置变化较大的情况。
但是，由于欧拉-欧拉方法1参数较多，复杂度较高，所以在实际应用中选择性较少。
欧拉-多相方法（Eulerian Multi-Fluid Method）是欧拉-拉格朗日方法和欧拉-欧拉方法的综合，是一种介于两者之间的方法。
在欧拉-多相方法中，对于气液两相的流动过程采用不同的方程组来描述并单独求解。
如果在模拟过程中需要考虑气液相互作用、气泡合并、气泡破裂等情况时，欧拉-多相方法则会是比较好的选择。
二、气液两相流场数值模拟的挑战和解决方案对气液两相流场进行数值模拟时，会遇到多种挑战，例如气液两相流相行为的非线性、气液相界面上的微观结构复杂等问题都需要考虑。
在现实过程中，气液两相流场的实际情况往往会比较复杂，具有不确定性和非线性等特点。
这给气液两相流场的数值模拟带来了很大的难度。
针对以上的问题，一些新的数值模拟方法也陆续出现。
例如流域耗散模型，可以克服水平分辨率不高时产生的分裂和合并等误差，以达到更高的计算精度。
除此之外，还有一些基于机器学习算法的气液两相流场模拟方法也逐渐发展起来。
气液两相流动的数值模拟及优化
气液两相流动的数值模拟及优化气液两相流是指以气体和液体为基本流态的双相流动。
它在化工、石油、食品、环保、海洋等工业领域都有着广泛的应用。
然而，由于气体和液体的物理特性存在巨大差异，二者间的相互作用机理非常复杂，使得气液两相流的研究和优化变得非常复杂。
为了更好地掌握气液两相流的流动规律和优化方法，数值模拟已成为了研究气液两相流的重要手段之一。
一、气液两相流的数值模拟数值模拟是利用计算机对流体运动进行模拟的过程。
对于气液两相流，其流动过程较为复杂，主要体现在以下几个方面：1. 两相界面与相互作用由于气体和液体的物理性质差异巨大，二者在接触面产生了两相界面。
而且，两相之间的相互作用将使得两相之内的运动耗散能量，并导致流动现象的不稳定。
在数值模拟中，需要通过界面跟踪和动态网格剖分等方法来模拟两相界面和相互作用的影响。
2. 相变和凝结在气液两相流过程中，由于双相流态的物理性质差异，可能会产生相变和凝结现象，例如水蒸气在被冷却时会转化成水滴，而气泡在合并时也会释放出蒸汽。
为了精确模拟相变和凝结的过程，需要研究物质的传递机制和热力学特性。
3. 浊度和泡沫气液两相流中常常会出现较强的浊度和泡沫现象，这大大增加了数值模拟的复杂性。
对于浊度问题，需要借助散射、反射和透过光线的特性来研究颗粒的行为。
对于泡沫问题，需要建立虚拟的界面来模拟气孔的形成和气泡的形态变化。
基于上述特点，气液两相流的数值模拟方法又可以分为欧拉模拟和拉格朗日模拟两种方法。
欧拉模拟是一种基于控制方程的数值模拟方法，主要着眼于气液两相流的宏观特性，例如密度、速度和压力等参数。
在建立数学模型时，欧拉模拟将液体和气体混合视为一个介质，使用相应的控制方程来描述两相混合流动的宏观特性。
欧拉模拟虽然模拟效率高，但无法精确模拟相变、凝结等微观过程，因此在处理复杂气液两相流时表现出的不足较多。
拉格朗日模拟则是一种基于粒子法的数值模拟方法。
该方法将液体和气体视为无数不同的小球，根据它们各自的质心、半径和速度等参数，建立一个模拟系统。
水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究
水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究引言：气液两相流是许多工程领域中常见的流动现象，如石油工业、化工过程以及核能工程等。
对气液两相流的深入研究能够为相关工程的优化设计和安全运行提供重要依据。
在水平管内的气液两相流中，流动行为受到了各种因素的共同影响，如流量、压力、管径以及流体性质等。
本文旨在通过数值模拟与实验研究的方法，深入探究水平管内气液两相流的流型特性以及其影响因素。
一、气液两相流的流型分类1. 流形分类方法气液两相流的多种流型使得对其进行准确分类成为一项重要任务。
已有的方法包括基于视觉观察法、数学模型法以及信号处理法。
这些方法能够将气液两相流分为泡状流、滑脱流、雾化流、云雾流等。
其中，泡状流与滑脱流是水平管内常见的两种流型。
2. 泡状流与滑脱流泡状流即气泡沿管道内壁垂直排列的流动形式，其特点为气泡直径较小、局部压力梯度较大、液膜厚度较薄。
滑脱流则是指气泡连续排列组成的流动形式，其特点为气泡直径较大、气液两相交界面清晰、局部压力梯度较小。
研究表明，水平管径对于泡状流与滑脱流的转变有着重要影响。
二、数值模拟方法数值模拟方法通过建立流动模型和求解相应的控制方程，可以模拟气液两相流的流动行为。
在水平管内气液两相流的数值模拟中，常采用的方法有欧拉方法、拉格朗日方法以及VoF方法等。
这些方法可以通过求解连续性方程、动量方程和浓度方程，得到气泡运动、相互作用以及相界面变化的结果。
三、实验研究方法实验研究通常采用透明管道和高速摄像机等设备，对气液两相流的流动现象进行观察与记录。
通过在实验过程中改变水平管道内的流量、压力、气液体积比和流体性质等参数，可以得到不同条件下的流型图、压力梯度曲线和相交界面形态等数据。
然而，实验研究往往受制于设备和环境等因素，同时还难以获得全面丰富的内部流动信息。
四、数值模拟与实验研究的结合数值模拟方法可以通过计算得到流体内部的流动信息，并且可以多角度地研究气液两相流的复杂现象。
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2009年9月农业机械学报第40卷第9期自吸泵气液两相流数值模拟分析3刘建瑞 苏起钦(江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013) 【摘要】 采用Mixture 多相流模型、Realizable 湍流模型与SIMPL EC 算法,应用CFD 软件Fluent 对内混式自吸泵自吸过程的气液两相流进行了数值模拟。
通过分析不同含气率条件下流场的压力分布、速度分布、气相分布,探讨了气液两相介质在泵内的运动情况,一定程度上揭示了内混式自吸泵自吸过程的内部流场变化规律,为自吸泵的设计提供更多的参考依据。
关键词:自吸泵 气液两相流 数值模拟 自吸性能中图分类号:TH317文献标识码:ANumerical Simulation on G as 2liquid Two 2phase Flow in Self 2priming PumpLiu Jianrui Su Qiqin(Technology and Research Center of Fluid M achinery Engineering ,Jiangsu U niversity ,Zhenjiang 212013,China )Abstract32D simulation was performed for the gas 2liquid two 2phase turbulent flow in self 2priming pump by using Fluent software with Mixture model ,SIMPL EC algorithm and Realizable turbulence model.The gas 2liquid two 2phase flow in self 2priming pump was investigated in the pressure in the pump ,the velocity in the pump ,the distribution of gas and liquid phase in the pump.To some extent ,the results reveal the self 2suction process of the two 2phase flow in self 2priming pump ,and provide references for self 2priming pump design.K ey w ords Self 2priming pump ,G as 2liquid two 2phase flow ,Numerical simulation ,Self 2primingcapability收稿日期:2008210229 修回日期:20092022193国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2006AA100211)和江苏省科技支撑计划项目(BE2008381)作者简介:刘建瑞,教授,博士生导师,主要从事流体机械及工程研究,E 2mail :ljrwjj @ 引言自吸离心泵自20世纪60年代开始研究以来发展迅速,产品已成系列。
然而目前自吸泵的理论还不完善。
以往对自吸性能的研究大多采用实验方法,但由于自吸泵自吸过程是气液两相流输送过程,其内部流场较为复杂,而且影响自吸泵自吸性能的因素较多。
采用实验方法势必要耗费大量的人力、物力,而且也难以为自吸泵的设计提供准确而充分的理论依据,因此需要对自吸泵自吸过程的内部流场进行深入研究[1]。
近年来,随着计算流体力学和相应计算软件的发展,对自吸泵的三维数值模拟已成为可能[2]。
本文借助Fluent6.2软件平台提供的Mixture 多相流模型对内混式自吸泵自吸过程的内部流场进行三维数值模拟。
分析泵进口不同含气率条件下的模拟结果,初步揭示内混式自吸泵自吸过程中气液两相流速度场分布、压力场分布、含气率分布规律,以期为自吸泵的优化设计提供更充分的理论依据。
1 数学模型的建立数值模拟所选内混式自吸泵的结构,如图1所示。
111 基本假设(1)假定整个流场相对运动定常,绝对运动有势,且液相为不可压缩流体、气相为不可压缩理想气体。
(2)流场中气泡的直径较小,可以忽略气泡对流图1 自吸泵结构图Fig.1 Sketch of self 2priming pump1.叶轮2.蜗室3.出水管4.排气阀5.S 型进水管6.射流喷嘴7.回流阀场的影响,气泡在运动过程中保持球形,而且气泡间不发生破碎,也不发生聚合作用。
(3)气液两相相间无热量交换发生,系统内无化学反应发生,保持恒温。
(4)内混式自吸泵自吸过程中叶轮进口处的气相在液相中均匀分布且叶轮进口处气液两相具有相同的运动速度[3～4]。
112 Mixture 模型Mixture 模型可用于模拟各相不同速度的两相流或多相流。
混合物模型求解的是混合物的动量方程,并通过相对速度来描述离散相。
混合物模型的连续性方程为55t (ρm)+・(ρm v m )=0(1)混合物的动量方程可以通过对所有相各自的动量方程求和来获得,可表示为55t (ρm v m)+・(ρm v m v m )=-p +・[μm (v m +v Tm )]+ρm g m +F +・∑nk =1αkρk vdr ,k v dr ,k (2)式中 ρm ———混合密度,kg/m 3v m ———质量平均速度,m/sμm ———混合粘性系数,Pa ・sF ———体积力,N n ———相数αk ———第k 相的体积分数ρk ———第k 相的密度,kg/m 3v dr ,k ———第k 相的飘移速度,m/s定义滑移速度v qp 为第二相(p )相对于主相(q )的速度v qp =v p -v q(3)则飘移速度和滑移速度的关系为v dr ,p=v qp -∑nk =1αk ρkρm v qk(4)由第二相(p )的连续性方程,可得第二相的体积分数方程为[5～6]55t (αp ρp)+・(αp ρp v m )=-・(αp ρp v dr ,p )(5)2 数值计算方法对内混式自吸泵自吸过程中叶轮及蜗壳的内部流场进行数值模拟。
考虑到内混式自吸泵自吸过程中进口气液比例连续变化且进口气液比例变化函数难以确定,因此在研究中采用对进口不同含气率条件下分别进行数值模拟的方法来分析内混式自吸泵的自吸过程。
两相流计算的基本参数为:叶轮进口处气体的容积含气率:α=0105,011,…,015;转速n =2900r/min 。
进口混合物体积流量Q mixture =25m 3/s 。
图2 泵内四面体网格的生成Fig.2 Tetrahedron gridgeneration in the pump计算区域网格的生成及边界条件处理:使用Pro/E 软件绘制自吸泵的叶轮与蜗壳的三维造型,保存副本为step 格式文件,再将其导入G ambit 软件进行网格划分。
得到如图2所示的非结构网格,其中叶轮内有159837个网格单元,蜗壳部分有229818个网格单元[7]。
模拟中离散方程的求解采用了SIMPL EC 的算法。
具体计算时将叶轮中的流体区域设在运动坐标系,蜗壳区域设在固定坐标系。
此外,边界条件的设定对计算结果的影响至关重要,本文边界条件设定如下:(1)进口边界条件:采用稳态均匀的进口条件。
按各相体积率输入,入口湍流取值按水力直径大小及湍流强度给定(5%);气泡直径取012mm 。
(2)出口边界条件:采取给定蜗壳出口压力的设置。
(3)壁面条件:流动边界采用无滑移固壁条件,并使用标准壁面函数法确定固壁附近流动[3～7]。
3 计算结果及分析311 压力分布图3所示为泵内静压分布云图(此处只给出α=0、012、013、014的4个静压图)。
模拟计算结果显示叶轮中静压都是沿进口向出口方向即沿径向方向增加,但不同的气液比例条件下沿流道方向的压力梯度有所不同。
此外蜗壳内沿径向方向静压逐渐变大;在扩散管段静压沿流线方向没有变化,但由于两侧曲率半径不同以及流体的惯性作用而使两侧的静压略微不同[8]。
47农 业 机 械 学 报 2009年图3 泵内静压分布云图Fig.3 Static pressure distribution in the pump(a )α=0 (b )α=012 (c )α=013 (d )α=014图4 泵内相对速度分布云图Fig.4 Relative velocity distribution in the pump(a )α=0 (b )α=012 (c )α=013 (d )α=014312 速度分布图4所示为泵内气液混合物相对速度分布云图(此处只给出了α=0、012、013、014时的图)。
模拟计算结果得到在α较小时气液两相流动情况总体上差别不大,说明流动过程中,气液两相因为相间作用耦合,互相影响和带动,这有利于气液两相的输送即有利于自吸泵的自吸。
但在α较大时相对速度分布与α=0时相比有很大变化:在液相中不含气相时叶轮内吸力面区域的相对速度比压力面的大,而图4显示吸力面的相对速度随着α的增大而增大,同时压力面的相对速度则不断减小,尤其在α=013、014的2个图可明显看出叶片压力面区域的相对速度反而要比吸力面的大。
造成这种变化的原因将在下文的含气率分布中作出解释。
图5 泵内气相分布云图Fig.5 G as phase distribution in the pump(a )α=0105 (b )α=011 (c )α=0115 (d )α=012(e )α=0125 (f )α=013 (g )α=014 (h )α=015313 气相分布图5所示为α=0105、011、0115、012、0125、013、014、015时泵内的气相分布云图。
由图5各个图可明显看出叶轮内吸力面区域的含气率比压力面区域的含气率大。
随着α的增大,叶轮吸力面区域的含气率越来越高且高含气率区域不断扩大;尤其57第9期 刘建瑞等:自吸泵气液两相流数值模拟分析当α>014时高含气率区域几乎占据了整个流道。
这是由于自吸泵自吸过程中随着含气率的增大液相流量逐渐减小(自吸泵的设计流量是按完成自吸后正常工作的流量来设计的),因此液相在较大的离心力和惯性力的作用下在刚进叶轮进口后就偏离正常的流线轨迹而作偏向叶片压力面的运动;这就造成气相在刚进叶轮进口后就受液相排挤作用而被迫偏离正常的流线轨迹,与液相相反作偏向叶片吸力面的运动。
蜗壳内静压沿径向方向增大且液相在惯性力作用下大量集中在靠近蜗壳壁面区域,因此在蜗壳内含气率沿径向方向逐渐减小,且在α≥0115的各个图中还可明显看出气相大量聚集在叶轮出口吸力面延伸区域。