竖直窄矩形通道内弹状流特性的实验研究

闫超星，阎昌琪，孙立成，王洋，周艳民

(哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨150001)

矩形通道由于具有比表面积大、传热效率高及相应设备结构紧凑等突出优点，近年来其内部的流动现象和流动特性得到了广泛的关注。作为两相流动中最常见的流型之一，国内外学者针对矩形通道内弹状流的实验和理论方面开展了大量研究［1-3］。但研究仅仅关注气弹的上升速度、气弹频率和气弹长度等气弹本身特性，结合气弹特性和阻力特性的研究并不多见，而两相流动的阻力特性是与两相流流型紧密相关的。因此，有必要研究气弹行为及弹状流的阻力特性，为今后的研究和工程应用提供技术支持。

1 实验系统

1.1 实验装置及实验内容

实验以空气和水为工质，实验装置如图1所示，整个实验装置由供水系统、供气系统、实验段、数据采集系统和高速摄像系统5部分组成。实验段为有机玻璃矩形通道，截面尺寸为3.25 mm×43 mm，总长2 m。实验数据测量和采集系统见文献［4］，采集系统频率设定为256 Hz，每个实验工况采集20 s。气液流量均通过调节阀来调节，两相混合物流经实验段后，进入气水分离器，在其内部依靠重力自然分离。实验过程中，固定水流量，气流量由小到大依次调节，待每个工况稳定后，记录实验数据，完成一个循环;然后再改变水流量，进行下组实验。

图1 实验回路示意图Fig.1 Schematic diagram of experimental loop

本文采用文献［5］的不确定性分析法来确定所测参数的误差范围，流量、压降和温度的不确定度分别为0.18% ～5.89%、0.62% ～3.82%和0.05% ～1.74%。……