潘瑜琰 李维

南京工业大学城市建设学院

螺旋槽管由于具有制造简单，强化传热性能好及机械强度高等优点受到了许多学者的关注。目前已有大量的学者对螺旋槽管换热与阻力特性做了实验或者数值模拟的研究[1-5]。但迄今为止，大多数以单一的介质比如水、空气、油及盐溶液作为研究对象，对于管内的无相变气液两相流却鲜有研究。而实际上，在石油天然气等运输系统中，随着流动气体温度等发生变化，经常会导致管道下部出现液相，由于液相的迟滞作用，造成较大的输送压降，不利于确定管道动力系统的输送功率[6]。因而气液两相流的研究对于石油管路输送有着重要的意义。从De Scheepper[7]应用Fluent软件第一次对管道流型的汇总模拟，模拟涵盖水平管内空气-水和油-气两相的六种流型（层状流、波状流、段塞流、团状流、环状流、泡状流），模拟结果与流型图预测的流型相吻合以来。数值模拟方式目前已经广泛应用于管内气液两相流动的研究，周云龙等采用VOF模型对微重力环境下水平方管[8]和矩形截面蛇形微通道内[9]空气-水以及制冷剂蒸汽-液体的两相流动进行数值模拟，得到了泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种典型流型下压降分布，但数值模拟的报道集中于光滑微通道[10]、微重力、T型管道[11]内的气液两相流动流型的研究以及弹状流中气泡生成过程[12]，对于螺旋槽管内气液两相流动的流型目前还未见到报道。本文采用数值模拟方法，通过建立水平螺旋槽管和光管内空气-水两相流三维非稳态模型，对其内部流动特性进行数值研究。……