多相流體力學(xué)理論及其應(yīng)用

前言

多相流動現(xiàn)象廣泛存在于自然界和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，與人類的生活和生產(chǎn)密切相關(guān)。目前，在化工、石油、能源、冶金、環(huán)保和輕工等行業(yè)的許多生產(chǎn)設(shè)備中都涉及多相流動工況，而多相流學(xué)科是以多相流系統(tǒng)為研究對象，以工程熱物理學(xué)為基礎(chǔ)，與數(shù)學(xué)、力學(xué)、信息、生物、環(huán)境、材料、電子計算機等學(xué)科相互融合交叉而逐步形成和發(fā)展起來的一門新興交叉學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，多相流在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護以及人類生活中日益重要，使得多相流研究成為國內(nèi)外極為關(guān)注的前沿學(xué)科。東北電力大學(xué)作者所領(lǐng)導(dǎo)的課題組先后在此研究領(lǐng)域承擔(dān)了各類基金項目lO項，其中包括：國家自然科學(xué)基金項目“氣液兩相橫向沖刷管束的繞流特性”（No．50676017）1項；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點項目“氣液兩相繞鈍體旋渦脫落特性數(shù)值及試驗研究”（No．206037）1項；吉林省科技發(fā)展計劃項目“非圓截面微通道內(nèi)氣液兩相流動特性”（No．20060704）和“油氣水三相流動特性與流量測量”（No．963407）2項；吉林省教育廳項目“石油工業(yè)油氣水混輸管道內(nèi)三相流型智能識別方法”（吉教科合字[2004]13）和“管束間氣液兩相縫隙流動特性研究”（吉教科合字[2006]25）2項；吉林市杰出青年基金項目“多特征融合的油氣水多相流型識別方法研究”（No．2006034）和“管殼式換熱器內(nèi)氣液兩相流體誘導(dǎo)管束振動的研究”（No．2007027）2項。到目前為止，在多相流體動力學(xué)理論方面，本課題組發(fā)表學(xué)術(shù)論文55篇，其中國際會議論文2篇，中文重要期刊28篇，中文核心期刊18篇，20篇論文被EI收錄，申請國家發(fā)明專利3項，國家實用新型專利2項。近30年來，通過大量的理論、試驗與數(shù)值計算工作，人們對兩相流動的了解有了巨大進展，但無論從理論或試驗而言，目前仍停留在對某些具體局部情況作較深的分析，或者在極度簡化條件下對總體情況作一些粗略的預(yù)測，這是很不夠的。因此，需要將這些特殊、具體、個別情況的了解逐步上升為一般、全面、系統(tǒng)的理性認識。目前研究水平大致是對大多數(shù)工程問題可以通過試驗研究得到認識和解決，對某些問題在理論上有了比較清楚的了解，數(shù)值計算的模擬得到了較大發(fā)展。

內(nèi)容概要

作者在多年從事多相流體力學(xué)理論和試驗研究工作中，取得了令人滿意的創(chuàng)造性成果，本書為上述研究成果的總結(jié)。    全書共分10章，主要內(nèi)容包括緒論、管內(nèi)油氣水三相流動的基本參數(shù)和基本方程、油氣水三相流動特性研究、氣液兩相流動特性研究、水平管內(nèi)油水兩相流動特性研究、氣液兩相流流型智能識別方法的研究、鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)流動不穩(wěn)定性的理論研究、鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)流動不穩(wěn)定性試驗研究、液固兩相流漿體水擊壓強與計算和氣液兩相繞圓柱流特性的研究。    本書可供工程熱物理、熱能工程、電廠熱能與動力工程、建筑環(huán)境設(shè)備與工程等相關(guān)專業(yè)人員、工程設(shè)計人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的研究生教材、本科生選修教材或參考書。

作者簡介

洪文鵬，男，1970年4月出生，副教授，碩士研究生（在讀博士），能源與機械工程學(xué)院動力系副主任。

書籍目錄

前言第1章  緒論　1.1  多相流體定義及其分類　　1.1.1  多相流體的定義　　1.1.2  多相流體的分類　1.2  多相流體力學(xué)的發(fā)展及其工程應(yīng)用　　1.2.1  多相流體力學(xué)的發(fā)展歷程　　1.2.2  多相流體力學(xué)在現(xiàn)代化工程中的應(yīng)用　1.3  多相流體力學(xué)基礎(chǔ)理論的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進展　　1.3.1  油氣水三相流動　　1.3.2  氣液兩相流動　　1.3.3  油水兩相流動　　1.3.4  氣液兩相流流型智能識別　　1.3.5  高壓汽液兩相流動不穩(wěn)定　　1.3.6  液固兩相流漿體水擊　　1.3.7  氣液兩相繞流特性　1.4  多相流體力學(xué)研究展望　參考文獻第2章  管內(nèi)油氣水三相流動的基本參數(shù)和基本方程　2.1  管內(nèi)油氣水三相流動的基本參數(shù)　2.2  管內(nèi)油氣水三相流動的基本方程　　2.2.1  連續(xù)性方程　　2.2.2  動量方程　2.3  雙流體模型中液相物性參數(shù)的計算方法　參考文獻第3章  油氣水三相流動特性研究　3.1  水平管內(nèi)油氣水三相流流型特性研究　　3.1.1  概述　　3.1.2  流型的識別方法　　3.1.3  流型圖　　3.1.4  小結(jié)　3.2  水平管內(nèi)油氣水三相間歇流一環(huán)狀流轉(zhuǎn)換的研究　　3.2.1  理論模型　　3.2.2  實驗結(jié)果　　3.2.3  小結(jié)　3.3  水平管內(nèi)油氣水三相泡狀流一彈狀流轉(zhuǎn)換的研究　　3.3.1  理論模型　　3.3.2  實驗結(jié)果　　3.3.3  小結(jié)　3.4  水平管內(nèi)油氣水三相流動摩擦阻力壓降特性研究　　3.4.1  理論模型及分析　　3.4.2  泡狀流摩擦阻力降　　3.4.3  環(huán)狀流摩擦阻力壓力降　　3.4.4  小結(jié)　3.5  水平管內(nèi)油氣水三相環(huán)狀流截面含氣率的研究　　3.5.1  理論模型　　3.5.2  實驗結(jié)果及討論　　3.5.3  小結(jié)　3.6  水平管內(nèi)油氣水三相分層流截面含氣率的研究　　3.6.1  理論模型　　3.6.2  實驗結(jié)果　　3.6.3  小結(jié)　3.7  傾斜下降管內(nèi)油氣水三相流型及其轉(zhuǎn)變特性研究　　3.7.1  用時域壓差波動信號區(qū)分流型　　3.7.2  用壓差波動的頻域信號鑒別流型　　3.7.3  流型圖　　3.7.4  流型轉(zhuǎn)換界限　　3.7.5  小結(jié)　3.8  傾斜下降管內(nèi)油氣水三相流截面含氣率的計算　　3.8.1  泡狀流截面含氣率的計算　　3.8.2  分層流截面含氣率的計算　　3.8.3  環(huán)狀流截面含氣率的計算　　3.8.4  小結(jié)　3.9  傾斜下降管內(nèi)油氣水三相流的摩擦阻力壓降特性的研究　　3.9.1  泡狀流摩擦阻力壓降　　3.9.2  間歇流摩擦阻力壓降　　3.9.3  環(huán)狀流摩擦阻力壓降　……第4章  氣液兩相流動特性研究第5章  水平管內(nèi)油水兩相流動特性研究第6章  氣液兩相流流型智能識別方法的研究第7章  鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)流動不穩(wěn)定性的理論研究第8章  鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)流動不穩(wěn)定性試驗研究第9章  液固兩相流漿體水擊壓強與計算第10章  氣液兩相繞圓柱流特性的研究參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：3．7．4 流型轉(zhuǎn)換界限油氣水三相流動的復(fù)雜性給流型的判斷帶來困難，而各種流型間轉(zhuǎn)變界限的確定就更為困難。由于影響流型轉(zhuǎn)變的因素很多，如折算氣速、折算液速、重力、黏性力、表面張力、含油率傾角等，各種因素對流型轉(zhuǎn)變的貢獻大小相差迥異，不同流型間發(fā)生轉(zhuǎn)變時起主導(dǎo)作用的因素也不盡相同。因此，僅憑帶有少量信息的二維流型圖只能判斷在典型工況下流動大致處于哪種流型，對轉(zhuǎn)變界限附近的流動形式就不能準確判斷，對具體在什么條件下發(fā)生從一種流型向另一種流型的轉(zhuǎn)變就更加無能為力了。要解決這一問題，就要綜合考慮各種因素對流型轉(zhuǎn)變的影響。由于實驗條件的限制，我們不能窮舉各種狀態(tài)下流動形式是怎樣發(fā)生轉(zhuǎn)變的，因此本文考慮采用包含各主要影響因素的一些無量綱準則數(shù)來對流型的轉(zhuǎn)變進行判別。本文采用的無量綱準則數(shù)有以下幾種。

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