洪文鹏, 刘 燕, 周云龙

(东北电力大学 能源与动力工程学院,吉林132012)

在动力工程、石油化工和核能利用等领域广泛存在着气液两相流体绕流管束的现象,如凝汽器、加热器及核反应堆蒸汽发生器等管壳式换热设备[1-2].在一定条件下,气液两相流在柱体后部形成交替脱落的旋涡,并诱发柱体受到交变力的作用,由此产生的损伤不仅威胁设备的安全运行,而且会大大缩短工业设备的使用寿命[3-5].随着动力、原子能工业的飞速发展,大容量高参数设备的引入,促使设备的结构设计更加紧凑,因此对换热器的综合性能提出了更高的要求.此类问题已经成为多相流体动力学基础研究和工程应用领域的重要研究课题.

目前,国内外有关科研人员对气液两相流体横向绕流平行三角形、旋转正方形及正三角形等错列布置型式管束的旋涡脱落特性进行了试验研究[6-8].然而,由于测试技术的局限,其中大部分的试验研究主要集中在对升力系数和阻力系数等的测量,而对气液两相流体冲刷管束旋涡脱落演化特性的研究相对较少,并且一些对瞬态流场显示的新技术在气液两相流的应用上还不太成熟,其旋涡特征的表现大多还依赖于数值模拟的结果.笔者采用高速数字图像采集方法拍摄了流型为细泡状流的气、液两相流体垂直向上冲刷3节距比(S/d=1.0、1.5和2.0)错列管束的旋涡脱落流场的动态图像,重建了旋涡形成和演化的过程,并运用时间……