带自由界面的液膜入口效应的研究

发布时间：2021-02-07 11:52

　　流体沿设备表面流动形成的降液膜一直是流体力学研究的热点,在本研究中,主要对沿着垂直装置表面流动的流体形成的降液膜开展研究工作。本研究基于已有的计算降液膜液膜厚度的研究成果,提出了一种用于计算流体沿着垂直圆柱体外边面流动形成的降液膜的液膜厚度的计算公式,并将其计算结果与实验测得的测量结果、通过流体动力学模拟软件（CFD）模拟得到的模拟结果以及传统的用于计算流体通过垂直平板形成的降液膜的液膜厚度的公式的计算结果进行对比,对比结果显示,这几种方法获得的降液膜的液膜厚度的数值大小基本一致,尤其是对于在低雷诺数区域的流体形成的降液膜。此外,本研究还对沿着垂直装置流动流体形成的降液膜的入口效应开展了研究工作,并利用流体动力学模拟软件（CFD）的VOF模型进行模拟,并将模拟得到的模拟结果与实验测量得到的测量结果进行对比,通过对比结果可以发现,模拟结果与实验测量结果之间存在着一定的差异。除此之外,本研究基于计算通过管道的流体的入口效应长度的研究成果提出了用于计算通过垂直装置表面流体的水力学入口效应长度的经验公式,并将计算结果与实验测量结果进行对比,对比显示计算结果与实验测量结果之间的相对平均误差仅仅只... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１流体在不同流速条件下的流动状态??

１．２流体入口效应的研究进展??沿垂直界面的液膜流动状态取决于近似边界理论、剪切层理论的运动方程。??理论上来说，垂直气液两相流形成的降液膜的可以分为如图１．２所示的两部分：??入口效应区域和完全发展区域［３，４］，其中入口效应区域又可以分为边界层区域和??完全粘滞区。依据降液膜的入口效应长度的用途特点，又可以将入口效应分为热??力学入口效应和水力学入口效应＆?６］。热力学入口效应长度是依据流体温度分布??特点计算，主要影响流体的传热效率等［７］；水力学入口效应则是依据速度分布或??者液膜厚度分布来计算％９１，而本研宂主要针对自由界面垂直流体的水力学入口??效应进行讨论、探究。?????—一?ｙ??＇ｂｏｕｎｄａｒｙ?＾?＿?／?ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅ??ｘ〇?ｌａｙｅｒ?／??１?ｒｅｇｉｏｎ，土?＇??ｘｅ??！?ｆｕｌｌｙ??＊￡－Ａｃ?ｖｉＳＣＯＵ）?■??ｒｅｇｉｏｎ??ｒｅｇｉｏｎ?〇ｉ?■??ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ?ｆｌｏｗ?＇??图１．２垂直气液两相流体的降液膜的分布状态??１．２．１基于速度分布计算入口效应的研究进展??对水力学入口效应区域存在有两种不同的定义方式，第一种对于水力学入口??效应的定义方式是从速度的角度进行定义，即入口效应长度定义为从入口到速度??达到自由流速度的９５％或者９９％或者９９．９％处的长度［１ＣＵ１］。由于动量积分方程在??解决非线性边界方程时具有一定的简洁性

度和入口效应长度。??２．２降液膜接触装置??本研究中所有的降液实验都是通过如图２．１所示的垂直圆柱体接触器开展的。??该垂直圆柱体接触器包括放置在接触器内上部的液体分布器以及直径为１０毫米，??长度为７５毫米的不锈钢钢管两个部分。而且，只要是流体能接触到的接触器的位??置都是采用的抛光不锈钢制作而成的。实验开展时，液体从接触器顶部进入装置，??随后，流体经过装置内部的液体分布器分布，流体顺着垂直圆柱不锈钢钢管流到??接触器的底部，而流体在流经不锈钢钢管时，它的自由界面一直都与作为固定相??的空气相接触。??，?ＬＪ???＾?１?Ｊ?１??１?ｍｍ??１??ｒ－??图２．１垂直圆柱体接触器示意图??１３??


本文编号：3022184