真空预压地基竖向排水体内流体的压降分析

基于上升单相流与两相流压降理论,分析真空预压地基竖向排水体内流体的压降规律,再根据真空预压地基排水体中流体真空度的现场试验,得到以下结论:真空预压地基内流体的压强沿流体运动方向逐渐减小;真空预压期间只有地下水相对压强为0的压力面(零压力面)以上的流体才有真空度,零压力面以下地基土体中只存在孔隙压力下降,流体不存在真空度;孔隙压力降低与流体真空度是完全不同的两个概念;真空预压地基竖向排水体内流体的总压降主要包含重力压降和摩阻压降,重力压降是流体在竖直方向的固有压降;抽真空期间竖向排水体内零压力面的降低深度是真空预压强度的直接体现.     

水平管内气液两相螺旋流压降规律实验研究

在气液两相流实验装置上进行了流型和压降的实验。以空气和水为实验介质,对水平管内气液两相螺旋流的流型进行了研究。依次得到螺旋波状分层流、螺旋泡状流、螺旋弥散流三种典型的流型图像。并分析了流型、体积含气率、气液折算流速以及叶轮起旋参数等因素对气液两相螺旋流压降的影响。最后实验表明,流型是影响压降规律的主要因素,其他因素对压降的影响亦有影响。螺旋弥散流是压降梯度最小的流型。以上结果对今后相关的研究以及工程实际应用具有重要的指导意义。     

气-液-固自然循环流化床中的流动特性和压降

建立了气-液-固冷模多管自然循环流化床蒸发器,利用CCD图像采集和处理系统,研究了固体颗粒的种类、含率和通气量等操作参数对于固体颗粒的流化和运动形态、分布以及加热管束中液-固两相流压降的影响．结果表明：通气位置对于固体颗粒在加热管柬中的分布影响较大．在上、下管箱中,固体颗粒的运动和流化形态不同．在上管箱中,固体颗粒形成中心上升、四周下降的循环运动,并且随着其密度的降低,固体颗粒在上管箱中的分布逐渐趋向均匀;在下管箱中,固体颗粒在中心轴的两侧形成两个大的旋涡,旋涡的旋转速度随着通气量的增加而增大．当气体从上管箱加入时,加热管束中液-固两相流的压降随着固体颗粒加入量和通气量的增加而增大．利用实验数据建立了加热管束中液-固两相流的压降模型,模型结果与实验数据吻合较好。     

两相流振荡流动特性的可视化实验研究

为了解决活塞内冷油腔中气液两相流的振荡传热问题,设计并搭建了由柴油机改装的往复振荡实验装置,利用高速摄像技术对内冷油腔实验件中气液两相流的振荡流动过程进行了可视化观测实验,分析在不同转速和液体填充率下实验件中气液两相流在起振阶段和充分振荡阶段的振荡流动形态。结果表明：在起振阶段,气液两相的分界面明显,没有强烈的湍流混合运动,在充分振荡阶段,液体的运动规律及流动形态呈周期性变化;转速主要影响气液两相流的湍流强度,填充率主要影响气液两相流的流动形态。研究结果揭示了内冷油腔中气液两相流的振荡流动规律,可为高强化活塞的结构优化设计提供参考。     

水平管内油滴分散流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40mm的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。针对钢管内油水2相油滴分散流的流型进行了描述,从实验和理论2方面分别对含水率和混合流速等因素对油滴分散流摩擦阻力压降规律的影响进行细致分析。实验表明,含水率和混合流速是影响压降的主要因素,在不同流型下,同一因素对压降规律的影响也有所不同。     

颗粒堆积床内两相流动阻力及相间摩擦力

为了探究颗粒堆积多孔介质通道内两相流动阻力特性,使用不同尺寸的球形颗粒构建实验床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO)上进行了气-水两相流动实验.基于实验数据,对比验证了多孔介质内两相流动阻力压降预测模型,重点分析了颗粒床内气液两相相间摩擦力对阻力压降的影响.结果表明:对小尺寸(如d=1.5mm)颗粒堆积床,气液两相相间摩擦力对其两相流动阻力压降影响微弱,两相流动阻力压降随气速增大呈逐渐上升的趋势;对大尺寸(如d=6mm)颗粒堆积床,在低速下气液两相相间摩擦力对阻力压降影响显著,随气速增大,其阻力压降出现先下降后上升的趋势.     

气液两相流多喷嘴分流取样计量研究

提出一种具有4个分流喷嘴的新型取样器结构,根据分流比和取样流体气、液流量确定主管路气液相流量。为保证取样流体的代表性,采用"流型调整"与"阻力控制"两种方法抑制相分离的发生。建立气液两相流数值模型,模拟气液两相流在取样器中的流动特性。在气液两相流试验环道上开展试验测试,流型包括波浪流、段塞流及环状流。结果表明:在试验范围内气、液相分流系数接近理论值0.25,其主要取决于分流喷嘴的数目,不受流型、气液流速等参数波动的影响,流量测量误差小于±6.0%。该取样计量装置具有体积小、精度高、维护费用低的优点,可代替传统计量分离器,实现气液流量的实时测量。     

LDCT法气液两相流传递特性研究

用极限扩散电流技术（LDCT）对竖直管内的液体单相流与气液两相流的传质特性进行了测量，经三传类比由测量结果获得了传热特性．实验在一内径为18mm的垂直有机玻璃管内进行，实验液体为K3Fe（CN）6-K4Fe（CN）6-NaOH溶液，气体为空气．实验结果与Dittus-Boelter式的计算值及两相流传热的文献值吻合较好．实验中对气液两相流瞬时极限电流信号进行了测量与分析，采用小波分析法对瞬时极限电流波动信号进行了6尺度分解与重构，深入认识了气液两相流的传递过程．对上升管中气弹运动对传热传质的影响提出了假设.     

不同管径水平管油气两相流压降模型

为得到准确的不同管径水平管气液两相流的压降预测模型,用5号白油和空气在内径为40、60、75 mm,长11.5 m的测试管内进行了水平管气液两相流实验,并结合理论分析研究了不同管径水平管气液两相分层流和环状流压降模型。结果表明:相同气、液量条件下,压降随着管径的增加而减小,且管径对压降的影响较大。结合实验中观察到的流型,分别建立了水平管层流和环状流的压降计算方法,其中层流压降模型中的液相折算系数和环状流压降模型中的气液界面摩擦系数均考虑了管径的影响,新方法对不同管径条件下实验压降预测准确,整体平均绝对误差为6.4%。     

水平圆管内油气水三相流摩擦阻力特性的实验研究

给出了水平放置的圆管内气水、油气两相流及油气水三相流动摩擦阻力夺降特性的实验结果。应用理论研究中推导出的各种流型下的摩擦坟降关联式进行了计算,并与实验数据进行了比较,提示了摩擦阻力压降随折算气速、折算液速、油水混合液中的含水率以及管子直径的变化规律。     

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。     

细沙介质中非湿润相流体剩余饱和度变化规律

 通过对气 水两相细沙介质中干燥和湿润交替循环条件下饱和度 毛细压力（〖WTBX〗S p〖WTBZ〗）关系的测定,研究了不同初始条件下非湿润相流体剩余饱和度的变化规律。实验发现,在不同湿润过程中,相同级别初始水饱和度对应的空气剩余饱和度值较为接近;随着湿润过程中初始水饱和度的逐渐增大,其空气剩余饱和度呈升高趋势。在连续的干燥—湿润过程条件下,利用Land模型预测的非湿润相流体的剩余饱和度与柱实验实测值之间存在较大的误差。由此表明和干燥—湿润循环次数相比,初始水饱和度对空气剩余饱和度量级的影响要大,且后一个循环的空气剩余饱和度总受前一个循环的空气剩余饱和度的影响。     

汽轮机缝隙抽湿式隔板中的水份运动特性

本文计算并分析了湿蒸汽汽轮机级隔板中大分散度水份的尺寸分布、运动特性及沉积位置。利用平板上的气-水膜两相流试验装置,研究了流动参数对沉积水份流动形式的影响,并测定了壁面上抽湿缝隙的去湿率与抽吸压差、缝隙宽度、汽流切应力及水膜雷诺数等参数的关系.     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。     

真空预压机理模拟装置及典型示范结果

为了解释广泛应用于软土地基加固的真空预压技术的加固机理中关于影响深度这一困惑工程界多年的疑难问题，研制了一套真空预压机理的演示模型装置，通过该装置可以直观演示真空预压过程中孔隙水与地基土骨架应力的相互转换和传递过程，可以解释和解决真空预压的影响深度问题，实验结果和相关分析可以有力地证明真空预压的有效加固深度大于10m．     

真空预压影响区地下水位变化的计算

基于渗流理论,采用一维非稳定渗流模型,阐述了边界为变水头条件下的真空预压影响区地下水位变化的解析方法。利用加固区平均地下水零压线作为边界条件,推导了排水边界上降深随时间变化的一维非稳定渗流,得出影响区土体中地下水位的变化规律。通过算例,分析了影响区渗透系数以及预压区排水速率等因素对影响区地下水位的影响。结果表明,对于渗透性较低的软黏土而言,采用非稳定渗流分析是必要的,影响区渗透系数是区外地下水位变化的主要因素。预压区排水速率只影响区外渗流趋于稳定的时间,对渗流范围的影响较小。     

空气-水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

实验研究了一种新的适用于蒸发冷却过程的鼓泡装置的阻力与传热特性.实验中将换热盘管浸没于空气-水的鼓泡层中,空气-水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提高换热管与空气之间的换热系数,降低水泵功率的消耗,而且对气流速度的要求低于空冷式冷凝器.文中给出了空气穿过空气-水鼓泡层的压降以及盘管与冷却水之间换热的实验数据,该结果显示影响压降及换热系数的因素包括多孔板的几何尺寸,鼓泡层的高度,空塔速度及热流密度.换热盘管与冷却水之间的换热系数比管外降膜冷却的换热系数大2倍多.     

核电环境下流体加速腐蚀行为及其研究进展

 多年来流体加速腐蚀问题一直困扰着核电工业。在核电环境下,流体加速腐蚀是碳钢或低合金钢表面保护性的氧化膜在水流或多相混合物液流冲刷作用下发生溶解、破坏,从而引起管壁减薄的过程。流体加速腐蚀主要发生在管形装置中有强烈湍流的部位,减薄区域在工作压力、水流突然冲击或启动加载等冲击力的作用下发生破坏,对于大型装置可能发生突然爆裂,流体加速腐蚀特征是大面积的壁厚减薄而非局部腐蚀。在单相流体条件下,当腐蚀速率较高时,金属表面出现马蹄形、扇贝形、桔子瓣形的腐蚀形貌;在两相流条件下,管道的腐蚀形貌是“虎皮纹”。本文针对与核安全密切相关的流体加速腐蚀问题,从流体加速腐蚀的行为、机制和主要影响因素方面进行综述。在流体加速腐蚀过程中,其主要影响因素是通过改变金属表面氧化膜性能、离子扩散状态等过程,影响流体加速腐蚀速率。尽管流体加速腐蚀是造成核电设备损坏的主要问题之一,但在已有经验和研究的基础上,采用合理的防护方法可以提高设备可靠性,如改良水化学成分可降低腐蚀速率,可以更换敏感区和损坏区的材料等。