基于OpenFOAM的竖直管内气-液-水合物流动特性研究 被引量：1

1

作者 周洪利 王春生 《化工机械》 CAS 2023年第1期67-75,共9页

针对天然气水合物开采过程中涉及的复杂气液固三相流动问题,基于群体平衡模型,提出了新的水合物颗粒聚并破碎模型组合,同时考虑了气泡的聚并破碎行为,运用开源CFD软件OpenFOAM对建立的模型进行求解验证。考察了入口流速、气相和水合物... 针对天然气水合物开采过程中涉及的复杂气液固三相流动问题,基于群体平衡模型,提出了新的水合物颗粒聚并破碎模型组合,同时考虑了气泡的聚并破碎行为,运用开源CFD软件OpenFOAM对建立的模型进行求解验证。考察了入口流速、气相和水合物颗粒体积分数对竖直管内气-液-水合物流动特性的影响。结果表明:所建立的模型准确有效,各相的浓度分布、气泡的平均粒径径向分布和水合物颗粒平均粒径大小受水合物颗粒体积分数的影响很大,压力损失梯度随着流速的增加先减小后增大,存在特定工况下的最优流速,气相体积分数的增加会让管内流体的压力损失梯度明显减小。 展开更多

关键词 天然气水合物 竖直管 多相流 群体平衡模型 OPENFOAM

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含不凝气体水蒸气竖直管内冷凝传质传热研究

2

作者 黄雅楠 任婧杰 +2 位作者 宋利滨 李涌泉 毕明树 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期16-24,共9页

针对竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传质传热过程开展研究.基于ANSYS Fluent软件平台建立了多相多组分三维数值计算模型,通过将管内中心轴线和壁面上多点温度分布与Kuhn试验结果进行对比,验证了模型的可靠性.在此基础上,考察了混合气体... 针对竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传质传热过程开展研究.基于ANSYS Fluent软件平台建立了多相多组分三维数值计算模型,通过将管内中心轴线和壁面上多点温度分布与Kuhn试验结果进行对比,验证了模型的可靠性.在此基础上,考察了混合气体进口温度、速度、压力以及不凝气体体积分数对管内冷凝传热过程的影响规律,并基于不凝气体体积分数修正,提出了竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传热关联式,关联式误差范围为-20%~18%;同时,探究了不凝气体对水蒸气冷凝传质过程的影响规律,发现冷凝水率和平均传质速率随不凝气体体积分数的增大呈现先增大后减小的趋势,少量不凝气体具有促进水蒸气冷凝的作用,不凝气体体积分数为23.2%左右时,冷凝水率和平均传质速率最高.研究结果可为含不凝气体水蒸气的传热关联式和传质模拟研究提供参考. 展开更多

关键词 竖直管 不凝气体 冷凝传质传热 冷凝液膜

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竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合分析

3

作者 周书航 边浩志 +2 位作者 吴桐雨 李文涛 丁铭 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1188-1193,共6页

由于空气的存在,目前含空气蒸汽冷凝数值分析中常忽略液膜,为弥补含空气蒸汽冷凝研究中忽略液膜的不足,本文提出了一种竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合修正模型并进行了分析。结果表明:该模型能在广的参数范围内较好地预测COAST实... 由于空气的存在,目前含空气蒸汽冷凝数值分析中常忽略液膜,为弥补含空气蒸汽冷凝研究中忽略液膜的不足,本文提出了一种竖直管外含空气蒸汽冷凝-层流液膜耦合修正模型并进行了分析。结果表明:该模型能在广的参数范围内较好地预测COAST实验结果,偏差在10%以内。此外,得到了液膜效应的作用机制,发现液膜对换热既有强化作用也有抑制作用,强化作用主要源于液膜沿壁面加速引起的对流强化,抑制作用主要源于液膜增厚引起的导热恶化。当空气质量分数小于0.5时,液膜的热阻占比会快速增加,最高可达60%以上,液膜将不可忽略。基于液膜效应的分析,划分了COAST实验液膜流态区域范围。当处在高压、高蒸汽浓度下,管外液膜将不限于层流,部分高度会达到湍流态。 展开更多

关键词 液膜 蒸汽冷凝 数值模拟 层流 压力 空气质量分数 过冷度 竖直管

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竖直管外降膜吸收传热传质过程强化的研究 被引量：19

4

作者 尹铭 陈嘉宾 +2 位作者 陈沛 马学虎 李凇平 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期602-608,共7页

对LiBr溶液在光滑管和四种换热强化管竖直管外降膜吸收过程进行了实验研究,得到了实验条件下的最佳管型。分析了非绝热吸收过程中传热传质相互作用、相互影响的关系; 建立了竖直管外降膜吸收热-质传递过程的数学模型,并对该过程进行了... 对LiBr溶液在光滑管和四种换热强化管竖直管外降膜吸收过程进行了实验研究,得到了实验条件下的最佳管型。分析了非绝热吸收过程中传热传质相互作用、相互影响的关系; 建立了竖直管外降膜吸收热-质传递过程的数学模型,并对该过程进行了数值计算。模型计算值与实验结果的比较证明该模型具有较好的适用性。 展开更多

关键词 竖直管外降膜吸收 强化传热 传质 数值计算

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竖直管内陶瓷球和玉米秸粉混合颗粒运动的PIV测量 被引量：12

5

作者 王娜娜 易维明 +2 位作者 杨延强 柏雪源 李志合 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期154-157,共4页

为了研究玉米秸粉和陶瓷球混合颗粒在竖直管内的运动规律,设计制造了一套透明有机玻璃试验装置。利用PIV无接触测量技术,在微负压条件下,对混合颗粒在竖直管内的速度场进行了研究。结果表明,混合颗粒的轴向速度呈类似抛物线状分布,在靠... 为了研究玉米秸粉和陶瓷球混合颗粒在竖直管内的运动规律,设计制造了一套透明有机玻璃试验装置。利用PIV无接触测量技术,在微负压条件下,对混合颗粒在竖直管内的速度场进行了研究。结果表明,混合颗粒的轴向速度呈类似抛物线状分布,在靠近管壁约0%～25%管宽范围内,即在试验装置距管壁约15 mm范围内,轴向速度变化较大,其他位置处变化较小;涡量在靠近管壁约0%～16.7%管宽范围内,即在试验装置距管壁约10 mm范围之内变化明显,从距离管壁10 mm到竖直管中心涡量逐渐减小到接近为零。 展开更多

关键词 玉米秸粉 陶瓷球 竖直管 PIV

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竖直管降膜蒸发器溢流孔式布膜器CFD模拟研究 被引量：5

6

作者 李凯 王庆锋 +1 位作者 郝帅 李中 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期57-62,共6页

针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题,利用计算流体动力学(CFD)方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响,并进行了实验验证。模拟、实验研究发现:流体径向进入布膜器,仅部分流体沿壁面成... 针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题,利用计算流体动力学(CFD)方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响,并进行了实验验证。模拟、实验研究发现:流体径向进入布膜器,仅部分流体沿壁面成膜,造成换热面积的有效利用率不足,进而导致蒸发器换热面积有效利用率低;采用切向孔进入布膜器,流体可在换热管壁面均匀成膜;溢流孔上方液位高度300 mm时可保证布膜均匀。 展开更多

关键词 竖直管 溢流孔式 布膜器 计算流体动力学(CFD)

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竖直管内降膜-高速空气环状两相流的蒸发换热特性理论分析 被引量：4

7

作者 刘振华 易杰 王经 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1479-1483,共5页

通过理论分析 ,研究了竖直传热管内降膜 -高速空气环状两相流的蒸发换热特性 .结果表明 ,在直径 2～ 3mm的细小管内 ,重力的影响可以忽略 ,气液间摩擦力起支配作用 ;在直径 1 0 mm左右的普通尺寸管内 ,重力的影响不能忽略 ;在直径更大... 通过理论分析 ,研究了竖直传热管内降膜 -高速空气环状两相流的蒸发换热特性 .结果表明 ,在直径 2～ 3mm的细小管内 ,重力的影响可以忽略 ,气液间摩擦力起支配作用 ;在直径 1 0 mm左右的普通尺寸管内 ,重力的影响不能忽略 ;在直径更大的管内 ,重力的影响起支配作用 .对定热流密度条件下的换热特性得到了数值解并整理成简化计算公式 .研究结果对竖直传热管内水 展开更多

关键词 竖直管 降膜-高速空气环状两相流 蒸发换热特性 强化换热 流动换热 换热规律

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不同压力下竖直管外Marangoni凝结换热特性研究 被引量：3

8

作者 乔磊 李杨 +1 位作者 严俊杰 胡申华 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期268-270,共3页

本文在不同压力状态下对水与酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了可视化实验研究,观测到不同过冷度下的凝结状态．实验结果表明,在相同流速和浓度条件下,酒精浓度较低时凝结换热系数随蒸汽压力的升高而升高．但在高酒精... 本文在不同压力状态下对水与酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了可视化实验研究,观测到不同过冷度下的凝结状态．实验结果表明,在相同流速和浓度条件下,酒精浓度较低时凝结换热系数随蒸汽压力的升高而升高．但在高酒精浓度下,凝结液表面张力梯度减小,扩散热阻的影响增大,蒸汽压力对于凝结换热系数的影响并不明显． 展开更多

关键词 水与酒精混合蒸汽 MARANGONI 凝结换热 压力 竖直管

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在磁场作用下竖直管中有限长液柱的粘性流体运动 被引量：3

9

作者 温功碧 孙克利 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1994年第3期233-243,共11页

血栓的形成与血液动力学有密切关系．Ｃｈａｎｄｌｅｒ环的实验及进一步的研究表明，Ｃｈａｎｄｌｅｒ环中下弯月面处血栓的形成或许是因为流冲击下弯月面，使血小板和红细胞发生聚集所致。本文研究了竖直管中有限长液柱的粘性流体在磁... 血栓的形成与血液动力学有密切关系．Ｃｈａｎｄｌｅｒ环的实验及进一步的研究表明，Ｃｈａｎｄｌｅｒ环中下弯月面处血栓的形成或许是因为流冲击下弯月面，使血小板和红细胞发生聚集所致。本文研究了竖直管中有限长液柱的粘性流体在磁场作用下的流动状况，应用有限差分方法进行了数值求解。计算结果表明，在适当的磁场强度下，管的下半部分管轴附近的轴向流速度较未加磁时有所减弱，从而减轻了流对下弯月面的撞击作用，可以有效地防止下弯月面处血栓的形成，而且磁场越强，这种减弱作用越明显，这一结果为进一步探求血栓的防治及其形成机制的实验研究有一定指导意义。 展开更多

关键词 磁场 血栓 粘性流动 竖直管 液柱

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竖直管内R113降膜流动数值模拟 被引量：2

10

作者 王为术 王涛 +3 位作者 彭岩 上官闪闪 时小宝 赵冰超 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第18期63-68,共6页

为研发有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用RNG k-ε模型对氟利昂(R113)竖直管内气液两相逆流降膜进行数值模拟。对液膜的流动形态和速度特性进行详细的分析研究。研究发现在沿管长方向的流动过程中,流速呈现出逐渐增大的趋势,但随着流... 为研发有机工质余热发电降膜蒸发装置,采用RNG k-ε模型对氟利昂(R113)竖直管内气液两相逆流降膜进行数值模拟。对液膜的流动形态和速度特性进行详细的分析研究。研究发现在沿管长方向的流动过程中,流速呈现出逐渐增大的趋势,但随着流动的发展,这种增势变缓。膜厚由均匀变至厚薄交替并呈现出平稳段、波动段和震荡段三种不同的流动形态,虽然出现震荡波动但无断裂,与理论值对比模拟结果较可靠。 展开更多

关键词 竖直管 降膜 液膜厚度 液膜速度

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竖直管中流体差异引起的混合特性研究 被引量：1

11

作者 张慢来 廖锐全 +3 位作者 刘德基 尹玉川 陈超 姚普勇 《石油机械》 北大核心 2014年第3期84-87,91,共5页

为了研究竖直管中2种不同流体在重力作用下的混合特性,基于Mixture多相流模型和PISO算法对混合过程进行计算流体动力学数值模拟,分析了混合流动特性。结合交联液成胶的浓度要求,确定了交联液和压井液两端的混合速度,进一步研究了密度差... 为了研究竖直管中2种不同流体在重力作用下的混合特性,基于Mixture多相流模型和PISO算法对混合过程进行计算流体动力学数值模拟,分析了混合流动特性。结合交联液成胶的浓度要求,确定了交联液和压井液两端的混合速度,进一步研究了密度差及黏度差对混合速度的影响规律。研究结果表明,密度较大的压井液沿管壁呈环状流混入交联液内部,而密度较小的交联液沿着中心轴线连续流入压井液内部不断混合,使得交联液的浓度及有效长度显著下降;当交联液密度由1 020 kg/m3增大到1 130 kg/m3、黏度从0.05 Pa·s提高到0.11 Pa·s时,在交联液端和压井液端分别具有较大的混合速度下降比例,分别为53.8%和31.2%。该项研究结果为调整交联液配方的基本性能提供了参考,有助于胶体抗压强度的提高。 展开更多

关键词 竖直管 混合特性 多相流模型 数值模拟 交联液 压井液

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浮力对竖直管内热进口段空气对流换热的影响

12

作者 余徽 邓晖 王煤 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2001年第1期38-41,共4页

用数值解析方法对竖直圆管内热进口段空气对流传热时 ,浮力引起的自然对流对传热和流动的影响进行了研究 ,得到了浮力与主流同向和反向两种场合下的速度、流线、壁面剪切应力及努塞尔特数的分布 ,并在Pe -|Gr/Re|坐标系中给出了因浮力... 用数值解析方法对竖直圆管内热进口段空气对流传热时 ,浮力引起的自然对流对传热和流动的影响进行了研究 ,得到了浮力与主流同向和反向两种场合下的速度、流线、壁面剪切应力及努塞尔特数的分布 ,并在Pe -|Gr/Re|坐标系中给出了因浮力产生的逆向回流区域。研究结果显示 :在加热即浮力在与主流同向时 ,壁面剪切应力和努塞尔特数随Gr/Re的增大而增大 ,在较高Gr/Re下管中心出现逆流 ,对流传热系数在出现逆流处达到局部最大值 ,传热得到强化 ;冷却即浮力与主流反向时 ,壁面剪切应力和努塞尔特数随 |Gr/Re|的增大而减小 ,|Gr/Re|较高时管壁处出现逆流 ,传热系数则在逆流区后端出现极小值 ,传热减弱。 展开更多

关键词 浮力 空气对流传热 热进口段 竖直管 数值解析方法

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水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统 被引量：5

13

作者 杨洛鹏 赵存宏 +1 位作者 邹振宇 王德科 《中国环保产业》 2014年第4期33-35,共3页

为克服现有的高盐废水多效蒸发能耗高的问题,提出了水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。工艺流程的原理分析和工程实例计算证明,利用竖管降膜蒸发器生成的二次蒸汽作为水平管降膜多效蒸发系统的加热蒸汽,使废水在水平管降膜蒸发... 为克服现有的高盐废水多效蒸发能耗高的问题,提出了水平-竖直管降膜多效蒸发高盐废水处理系统。工艺流程的原理分析和工程实例计算证明,利用竖管降膜蒸发器生成的二次蒸汽作为水平管降膜多效蒸发系统的加热蒸汽,使废水在水平管降膜蒸发器内浓缩,可大幅度降低在竖管降膜蒸发系统内进行蒸发结晶的废水量,从而减少废水蒸发消耗的高温高压蒸汽量,因此该技术是具有发展前景的高盐废水处理节能新技术。 展开更多

关键词 水平-竖直管降膜多效蒸发 高盐废水 水平管降膜蒸发器 节能新技术

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竖直管内液泛及两相逆流数学模型研究

14

作者 沈明启 韩伟实 陶春波 《舰船科学技术》 北大核心 2002年第2期20-24,共5页

针对竖直管内液泛形成时管子入口截面含液率与液膜厚度增加的特点 ,本文建立了分析管内液泛问题的数学模型 ,并对数学模型进行数值计算 ,计算结果与管内液泛的实验值能较好的吻合 ,为研究管内液泛的问题提供了一种较好的分析计算方法 .

关键词 竖直管内 液泛 两相逆流 数学模型 反应堆 事故工况 回流流动极限 CCFL 两相流

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基于群体平衡理论的竖直管内水合物浆液流动特性模拟 被引量：2

15

作者 姚淑鹏 李玉星 +3 位作者 王武昌 宋光春 姜凯 施政灼 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期177-184,共8页

基于海洋非成岩天然气水合物(简称水合物)颗粒聚集动力学的群体平衡模型,对水合物浆液在竖直管内的流动特性进行了模拟研究,重点模拟研究了水合物浆液体积分数、平均流速对竖直管内水合物浆液流动特性的影响;根据模拟结果,研究了不同工... 基于海洋非成岩天然气水合物(简称水合物)颗粒聚集动力学的群体平衡模型,对水合物浆液在竖直管内的流动特性进行了模拟研究,重点模拟研究了水合物浆液体积分数、平均流速对竖直管内水合物浆液流动特性的影响;根据模拟结果,研究了不同工况下流动压降、浓度分布以及水合物粒径分布等流动特性,为水合物开采中举升管内水合物浆液流动特性提供借鉴。实验结果表明,所建模型可较好地模拟水合物浆液在竖直管内的流动状态;较低的浓度和较高的流速有利于保证水合物浆液地竖直管内的流动安全,但不利于输送的经济性。 展开更多

关键词 水合物浆液 群体平衡理论 竖直管 数值模拟 流动特性

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基于群体平衡模型的竖直管内水合物浆液流动特性模拟研究 被引量：5

16

作者 姚淑鹏 李玉星 +4 位作者 王武昌 宋光春 施政灼 王小玉 刘帅 《油气田地面工程》 2019年第12期9-15,37,共8页

水合物的开发与利用已经成为热点能源问题之一。固态流开采是我国为开发非成岩水合物矿藏提出的一种绿色水合物开采方法。固态流开采是将深水浅层的水合物进行破碎流化,经过预处理后,通过管道举升至海面。引入基于水合物颗粒聚集动力学... 水合物的开发与利用已经成为热点能源问题之一。固态流开采是我国为开发非成岩水合物矿藏提出的一种绿色水合物开采方法。固态流开采是将深水浅层的水合物进行破碎流化,经过预处理后,通过管道举升至海面。引入基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡方程,对开采过程中竖直管道内水合物流动特性进行了正交试验研究。结果表明,对竖直管内水合物浆液流动摩阻影响最大的因素为水合物浆液的平均流速,而对竖直管内最大粒径影响最大的因素为浆液中水合物的体积分数。研究结果可为深水水合物浆液流动安全保障和水合物固态流开采技术的发展提供技术支持。 展开更多

关键词 天然气水合物 水合物浆液 竖直管 群体平衡模型 数值模拟 流动特性

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竖直管中颗粒流的密度波 被引量：1

17

作者 陈希 胡林 +1 位作者 白光富 汤燕 《贵州大学学报（自然科学版）》 2007年第4期362-366,共5页

介绍了竖直管中颗粒流密度波方面的研究,对几个实验结果作了分析和讨论,并给出一些建议。

关键词 颗粒物质 竖直管 颗粒流的密度波

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摇摆对竖直管内气-水两相流流型的影响分析 被引量：12

18

作者 栾锋 阎昌琪 曹夏昕 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z1期217-220,共4页

本文分别在摇摆和非摇摆状态下,对竖直管内气-水两相流流型进行了实验研究。实验发现,摇摆状态下充分发展的两相流流型主要是泡状流、弹状流、搅混流和环状流。根据实验数据,分别绘出了两种状态下的气液两相流流型图。通过对比发现,摇... 本文分别在摇摆和非摇摆状态下,对竖直管内气-水两相流流型进行了实验研究。实验发现,摇摆状态下充分发展的两相流流型主要是泡状流、弹状流、搅混流和环状流。根据实验数据,分别绘出了两种状态下的气液两相流流型图。通过对比发现,摇摆对两相流流型之间的转换边界有明显影响,并分析了摇摆对流型转变影响的原因。 展开更多

关键词 摇摆 气-水两相流 竖直管 流型

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管端斜度对竖直管内不互溶蒸汽冷凝液泛气速的影响

19

作者 王建国 马学虎 陈嘉宾 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期33-36,共4页

实验研究了管端斜口对竖直管内不互溶蒸汽冷凝液泛气速的影响 ,并给出了经验关系式。指出在管端加斜口是解决实际工业中竖直管内液泛问题的简便有效的方法 ,并且将实验结果与Wallis关系式计算结果进行了比较 。

关键词 管端斜度 竖直管 不互溶蒸汽 冷凝 液泛气速 影响 不互溶物系

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竖直管内弹状流向搅混流转变界限的判定 被引量：4

20

作者 曹夏昕 阎昌琪 +2 位作者 孙立成 孙中宁 黄渭堂 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期68-72,共5页

本文对两种不同管径的竖直管内弹状流向搅混流转变界限的判定进行了实验研究。实验发现,在弹状流向搅混流转变的过程中,管内压力会随气体流量的增加出现先降低后上升的非单调性变化。通过对管内压力和摩阻变化的理论分析,并在可视化观... 本文对两种不同管径的竖直管内弹状流向搅混流转变界限的判定进行了实验研究。实验发现,在弹状流向搅混流转变的过程中,管内压力会随气体流量的增加出现先降低后上升的非单调性变化。通过对管内压力和摩阻变化的理论分析,并在可视化观察的基础上,提出压力变化曲线的转折点即为搅混流产生的起始点。然后根据实验数据,绘出两种不同管径下的搅混流转变界限。 展开更多

关键词 竖直管 弹状流 搅混流 转变界限

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