第二章(第二次课)--两相流动流型图

第二课两相流流型图尚智上海交通大学核工系事实上，两相流动呈现某一特定的流型不仅受当地流动参数而且受上游工况的影响。尽管目前对从一种流型到另一种流型的转变了解不够，但工程与研究上的需要仍需要有一些简单的方法，以便知道在一组给定的局部流动参数下可能发生的流型，即所谓流型预测问题。一般地说，流型预测主要有基于实验的流型图判别与流型转换边界的准则判别两种方法。流型图实际中从一种流型转变向另一流型的演变并非突变，而有一个过渡过程。相应地，当采用象压力、流量、含气率等流动参数等宏观特性表征流型时，不同流型之间的边界是一个过渡带而不是明确的分界线。工程上为了使用方便就采用流型图的方式来不同参数导致流型做一个图示分类和区分。流型图是二维的图形，它表示了各种流型存在的参数范围。垂直流的流型图1.Hewitt-Roberts流型图它是基于管径31.2mm、压力0.14~0.59MPa的空气-水混合物实验，以每一相的表观动量流通量与为流型图的横、纵坐标。2.Oshinowo-Charles流型图Oshinowo-Charles流型图中，坐标为与。实验条件为约0.17MPa的压力，25.4mm的流道直径工作流体为空气与各种液体的混合物。其中Froude数Fr定义为为考虑液体物性修正的系数，定义为Fr1gDJJFrlv2413wlwl1：泡状流；2：弹状流；3：降落膜流；4：泡状降落膜流；5：搅拌流；6：弥散环状流Oshinowo-Charles流型图中所示的6种流型为气液同向向下流动的流型Oshinowo-Charles流型图的对应流型1：泡状流；2：弹状流；3：降落膜流；4：泡状降落膜流；5：搅拌流；6：弥散环状流水平流的流型图1.Baker流型图在水平流流型判别中，Baker流型图是一般公认广泛应用的。该流型图坐标参量为-，这里的与为物性修正系数，分别为:vGlG21wlav312lwwlw、的值与饱和压力有关,关系图为2.Mandhane流型图Mandhane根据5935个试验数据得出的流型图,分别采用在试验段的压力与温度下计算的液体与气体的表观速度Jl与Jv作为纵、横坐标。垂直与水平两相流动流型转换边界的准则方程(流型识别)采用流型图固然可以反映各种流型之间的转换，图上的区域可以分别表示相应的流型，图上坐标取相表观速度或包括这些速度的通用参数，然而，一些次要变量也会影响流型，仅用二维图形不可能将它们的影响完全表示出来。流型转换边界准则的方法就是对每一种流型转换单独进行试验，并推导出适用于表示该特定转换的准则。相对于流型图，转换准则在程序计算的判别流型模块中，使用起来较方便。不过，这一方法到现在还处于研究阶段。垂直流流型转换边界的准则1.泡状流与弹状流的转换假定空泡份额达到一定数值时出现流型转变，一般当=0.3时，气泡间的随机碰撞与聚合概率增大，形成弹状流。在一定截面含气率下流型转换边界曲线的方程为214107.134.2lvvlvlJgJJ2.弹状流与搅拌流的转换Taitel与Dukler认为，当50，0.86时发生搅拌流过渡。转换曲线是一个复杂的方程，其中包括液相Re数（）gDJllDJ3.环状流与弹状流或搅拌流的转换相应的流型转换方程为2122124120120109.321XXXXXgJvlvv水平流流型转换边界的准则Taitel与Dukler对Mandhane流型图进行了理论分析，对水平两相流动用不同坐标系统来建立描述流型转换边界的准则。1.分层流或波状流与间歇状流之间的转换在层状流或波状流与间歇状流（弹状流与塞状流的总称）之间的转换用F与X关系：2121cosDgJFvvlv21vldzdpdzdpX2.泡状流或间歇状流与环状流之间的转换在泡状流或间歇状流之间的流型转换取X为常数。3.分层流与波状流之间的转换在分层流与波状流之间的流型转换用K与X关系：212coslvllvvgJJK4.泡状流与间歇状流之间的转换在泡状流与间歇状流之间的流型转换用T与X关系：21cosgdzdpTvllTaitel与Dukler的理论分析得到的流型转换与Mandhane流型图（空气-水，25mm管子，0.1MPa压力，20C温度）的比较本次课结束！