李良星,邹旭毛,孔刘波

(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安)



不同堆积结构颗粒床内的流动特性研究

李良星,邹旭毛,孔刘波

(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安)

为了研究不同堆积结构颗粒床内的流动特性,使用两种尺寸球形颗粒构建了均匀混合堆积结构和分层堆积结构床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO,DEbris BEd COolability)上进行了单相和两相流动实验。基于实验结果,对比分析了两种堆积结构的流动阻力压降,进一步验证了流动阻力模型。实验结果表明:对于不同尺寸颗粒均匀混合的堆积颗粒床,其有效直径在低速(Rep<7)条件下更接近面积平均直径;随着速度(Rep>7)升高,其有效直径更接近长度平均直径。当气液两相同向向上流过均匀堆积结构颗粒床时,实验测量的两相压降总体上与Reed模型预测值较为接近;与均匀堆积结构床相比,相同颗粒分层堆积结构床内的两相流动阻力压降较低。该实验研究结果对完善多孔介质结构内流动阻力分析具有重要的学术意义。

堆积颗粒床;均匀堆积床;分层堆积床;流动特性;阻力压降

颗粒堆积多孔介质结构内的单相/两相流动在许多工程和科学领域中都有着广泛的应用和研究,涉及农业技术、生物工程、机械工程、石油化工工程、核动力工程等多个领域[1-4]。与传统连续介质结构相比,颗粒堆积多孔介质内部结构呈现出明显的多尺度结构特性。由于多孔介质结构孔隙的多向性,流体在多孔介质中不停地发生混合和分离,流速的大小和方向不断地发生改变,因此多相流体运动的控制方程呈现高度非线性特征,很难用物理实验或理论解析对多孔介质内的流动现象进行精确的描述和研究。……