两相流有限穿越可视图演化动力学研究*

高忠科 胡沥丹 周婷婷 金宁德

(天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072)

(2012年12月27日收到;2013年1月27日收到修改稿)

1 引言

在石油、化工及核反应堆等工业领域存在着大量的两相流动现象，例如动力工程中锅炉蒸发管中的蒸汽-水两相流动，化工工业中物料输送管道和反应釜搅拌器中的气液两相流以及石油工程中油田开采油井中的油水两相流和气液两相流等.在两相流动过程中，由于相界面的形状和分布随着时间和空间的改变而变化，且相间存在不可忽略的相对速度，导致相界面呈现出不同的几何形状或流动结构，称之为两相流流型.流型不仅影响混合流体的流动特性、压降特性和传热传质性能，而且还是两相流测量、控制与预测系统的重要参数.因此，揭示两相流不同流型的内在流动特性对两相流工业系统优化设计及工况动态监测具有重要实际意义.两相流系统是具有混沌、耗散、有序与无序等复杂特征的非线性动力学复杂系统[1-3]，由于两相流受到诸如流体湍动、相间界面相互作用及相间局部相对运动等许多复杂因素的影响，其流动行为呈现出高度无规则性、多态性和结构不稳定性，至今其流型转变动力学机理尚未十分清楚.两相流流型的实验测量、动态描述、结构识别及演化动力学机理揭示等相关研究已成为多相流研究领域的一个重要方向.

本文针对小管径垂直上升管气液两相流，全新优化设计了弧形……