1、StudyontheinfluenceofgravityonthegasliquidflowinhorizontalpipeAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringBYLiZhenyaSupervisedbyChenYongpingSchoolofEnergyandEnvironmentSoutheastUnive

2、rsityMay2014摘要摘要在航天探測活動中，航天器長期運行在不同于地球表面地球重力條件的重力場強中(如沿穩(wěn)定軌道飛行的航天器內(nèi)殘余重力g墨10go，木星表面重力g≈2390)，而水平管道中的氣液兩相流動在以上重力場強環(huán)境中的規(guī)律顯然不同于地表地球重力情況。因此，研究重力場強對氣液兩相流的影響機理，特別是對流道內(nèi)各介質(zhì)流動分布特性(如流型、空隙率分布與波動等)的影響機理，將對航天器氣液兩相流裝置的研發(fā)提供理論基礎和技術(shù)支撐。本論文的

3、主要研究內(nèi)容及研究結(jié)論如下：(1)基于VOF方法，建立二維水平管內(nèi)氣液兩相流動的數(shù)學模型，數(shù)值模擬研究了不同重力環(huán)境中不同表觀流速下水平管內(nèi)氣液兩相流流型，研究水平管內(nèi)充分發(fā)展段截面含氣率分布和波動規(guī)律，繪制微重力場下不同表觀速度下的氣液兩相流流型圖。并且，本文的實驗結(jié)果也驗證了所建立的理論模型的正確性。研究結(jié)果表明：重力場強的升高促進浮力作用增強，致使流動過程中的氣泡(氣塞)更容易在水平管路的上部聚并，從而導致流型變化；重力場的增強導

4、致垂直于流體流動方向的截面含氣率峰值對應高度y上移，液相工質(zhì)厚度不斷增大，氣液界面的平均位置上升；不同重力條件下的截面含氣率波動信號的功率譜密度與概率密度曲線呈現(xiàn)出不同形態(tài)，隨著重力場的增大，截面含氣率波動信號功率譜密度曲線峰值對應的頻率下降，截面含氣率波動信號的概率密度分布區(qū)間減小。(2)設計搭建地球重力場下氣液兩相流可視化實驗臺，觀察地球藿力下不同表觀速度下的8mm水平管內(nèi)氣液兩相流流型特征，驗證本文所建立的理論模型的正確性，對比分

5、析微重力與地球重力場下不同表觀速度下的氣液兩相流流型，揭示重力場強對水平管內(nèi)氣液兩相流流型的影響機制。研究結(jié)果表明：在地球重力條件下水平管內(nèi)氣液兩相流流動中，重力對其流動特征及流型的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換往往起著主導作用，因而產(chǎn)生了微重力條件下所沒有出現(xiàn)的分層流與波狀流；同時，重力導致流動的非對稱性，使得地球重力條件下8mnl水平管內(nèi)氣液兩相流出現(xiàn)的泡狀流、塞狀流、彈狀流等流型與微重力相比呈現(xiàn)出明顯的氣體上浮，液體沉積現(xiàn)象；地球重力條件下，實驗觀測