彭 旭 孙庆明 巴 頔 李建民 接丞想

(齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

气液两相流动广泛地存在于自然界和工业生产中，其流动过程表现出明显的非线性和非平衡性，流型对两相流的流动特性和传热特性产生很大的影响。气液两相流流态的识别及其动力学特性研究，对于解决存在于能源、化工等领域的两相流动问题具有重要的意义。针对两相流动过程的非线性动力学特性，复杂网络理论被引入到两相流流态识别与动力学特性分析的研究中并取得了大量的成果[1-4]。从复杂网络的角度研究气液两相流演化过程有助于从宏观到微观上理解气液两相流的非线性动力学行为。因此，本文以垂直管内气液两相流为研究对象，以不同流动条件下获取的压差时间序列为节点，构建流型复杂网络，以网络社团结构探寻的方式揭示气液两相流态的演化过程，为气液两相流的流态识别提供一种新途径。

1 气液两相流模拟实验

气液两相流流态模拟系统如图1所示，模拟管段为内径40 mm, 长1 500 mm的透明管，采压间距为400 mm。采样频率和采样时间分别为256 Hz和20 s。

图1 气液两相流实验系统

在气液两相流流态模拟过程中以空气和水作为测试工质，空气流量范围为0～10 m3/h，水流量固定为0.5 m3/h。以不断增加气体流量的方式，在垂直管内获得泡状流、塞状流、混状流以及2种过渡流态，其相应地压差波动时间序列如图2所示。

图2 典型流型的压差时间序列

2 气液两相流流态复杂网络构建

复杂网络的社团单元具有内部节点连接紧密，社团间节点连接稀疏的特点，通过社团单元的探寻能够实现网络结构的划分。……