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倾斜管路内低温Taylor气泡尾迹区流场的实验研究: 2012年; 为了研究低温流体中Taylor气泡周围复杂流场的平均及瞬变特征,搭建了用于低温流体粒子图像测速实验平台,使用快照本征正交分解(POD)方法详细分析了Taylor气泡尾迹区内流场结构.结果表明,在表面张力作用可忽略的情况下,使用流体逆粘度数Nf判断竖直管路中尾迹区流型的方法对液氮流体仍然适用,当管路水平倾角θ≤60°时,该法不再适用.Taylor气泡尾迹区在90°≤θ≤60°内由开放尾迹转变为封闭尾迹,30°倾角下尾迹区涡的轴向尺寸(Lwake)和Taylor气泡长度(LTB)呈指数函数关系,Lwake=51.3-123.5exp(-LTB/2.9).POD分析表明,尾迹区存在明显的湍流大尺度结构,前4阶模态分别占据总能量的15.6%,6.4%,5.6%和3.8%.距离Taylor气泡尾部0.5～1.0D(D为管路内径)的位置存在大尺度结构中涡的交界面,此处的速度脉动也最强.本研究拓展了常温流体中Taylor气泡尾迹区理论在低温流体中的适用范围.; 刘亦鹏赵先林王平阳蔺帅南杜朝辉; 关键词：低温流体粒子图像测速本征正交分解流场结构

低温气液两相弹状流动中Taylor气泡的统计特征—I.Taylor气泡长度: 2012年; 为了研究倾角(θ)和管径对低温气液两相流中Taylor气泡长度分布规律的影响,在6种管路倾角下,以液氮为工质,使用高速相机对4种内径透明抽真空Pyrex玻璃管内的弹状流动进行了可视化实验.结果表明,低温弹状流动中Taylor气泡长度分布的统计特征可由对数正态分布函数描述,Taylor气泡长度分布的标准偏差受到液膜射流直接影响,并随θ减小先增大后减小.Taylor气泡无量纲平均长度随管路轴向位置增大而线性增加,随管路内径增加呈指数下降趋势,随θ减小而增大,最小值出现在70o≤θ≤90o.; 刘亦鹏赵先林王平阳蔺帅南杜朝辉; 关键词：弹状流可视化实验

圆形截面管路内PIV流场测量的直接校正方法被引量：3: 2013年; 为修正圆形截面管路内PIV(粒子图像测速)流场测量中的图像畸变,建立了一种基于光学原理的直接数值校正方法.该方法不受流体饱和温度限制,可对坐标和速度矢量进行同步校正,壁面附近的光学畸变也能够进行较好还原,同时不需要额外的辅助设备.采用Fortran语言编制了通用的计算机代码,只需改变程序相关输入参数,即可应用于其他条件下的图像校正.使用方形规则化网格对其进行了验证,误差不超过3%.对于双层圆形管壁内低温气液两相流动的PIV流场测量实验,该方法能够给出满意的校正结果.; 刘亦鹏胡学羽陈佳洛王平阳杜朝辉; 关键词：粒子图像测速图像畸变

低温气液两相弹状流中流场结构的PIV研究被引量：1: 2013年; 为了研究低温流体由于沸腾产生的两相流动中复杂流场结构的瞬变特性以及该瞬变特性对弹状气泡形成的影响,搭建了适用于低温流体的粒子图像测速(PIV)实验平台,对下降液膜区域内流场结构的瞬变和总体平均特征进行了详细研究。针对圆形截面管路内PIV流场测量中的图像畸变,建立了一种基于光学原理的直接数值校正方法。该方法不受流体饱和温度限制,比已有的校正方法更加简便.液膜内流场结构和先前研究的单气泡系统有很大不同,逆流起始点不再位于气泡头部之前,而是头部之后。液膜中最大轴向速度随倾角的减小而减小,同时受到气泡长度的强烈影响,并随气泡长度的增加而明显增大。气泡速度对液膜中最大轴向速度影响较小。; 刘亦鹏蔺帅南王平阳王经杜朝辉; 关键词：弹状流流场结构 PIV 液膜

热轧钢板层流冷却过程导热反问题的非迭代法被引量：2: 2013年; 为了解决共轭梯度法求解导热反问题过程中计算时间冗长、反演过程剧烈震荡等问题,基于有限元法建立了非迭代求解模型,并采用Fortran语言编制了相应的计算代码。将建立的数值模型应用于求解热轧钢板层流冷却过程的导热反问题,结果表明,非迭代方法能够获得较高精度的反演结果,计算时间较共轭梯度法减少了76%,且反演过程更加稳定。保留了矩阵的高度稀疏性,比已有的非迭代法更加简洁。此外,可同时反演出相应的热流密度和边界温度值,为热轧钢板层流冷却过程中热边界条件的实时输出提供了参考依据。; 陈佳洛刘亦鹏王平阳; 关键词：导热反问题有限元方法

低温管路中Taylor气泡形成位置预测公式: 2013年; 使用粒子图像测速技术(PIV)和高速摄像技术对低温管路中由漏热产生的Taylor气泡形成过程进行了实验研究.将传统的流型转变理论和实验获得的流场结构相结合,建立了低温管路中Taylor气泡形成位置的预测公式,考虑了湍流强度、漏热、气泡上升速度和管路倾角等众多因素的影响.公式适用范围较广,其计算值与文中实验结果最大误差不超过±7.9%,与文献结果的最大误差也在±20%以内.; 刘亦鹏王平阳蔺帅南赵先林杜朝辉; 关键词：低温流体湍流强度

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河南省基础与前沿技术研究计划项目(122300410332)