管束间气液两相绕流特性及流型演变机理研究

管束间气液两相绕流现象广泛存在于动力工程、核能利用等领域，气液两相绕流流型及其演变规律对其流动特性和传热传质规律有重要影响。本项目对管束间气液两相绕流特性及流型演变机理进行探索性研究。在实验系统上采用高速摄像仪获取流型和过渡流型图像信息，并采集压差波动信号，通过流型图像信息熵序列递归分析和压差波动信号递归图分析综合研究两相绕流混沌动力学特性；提取流型图像三种复杂性测度，考察复杂测度与流型变化之间的关系，建立流型图像结构特征和流型动力学属性变化特征之间的关系，揭示两相流动特性及流型演化机理；通过数字图像处理技术，实现管束绕流复杂流动的截面含气率预测。预期使人们对管束间气液两相绕流特性及流型演变机理有深入的了解。本项目研究对拓展气液两相流体力学研究领域，发展气液两相绕流理论具有重要的学术意义，对工业设备的安全、稳定、高效运行具有重要的实际意义。

在国家自然科学基金资助下，在课题组全体成员的共同努力下，在过去的1年时间里，专项基金项目“管束间气液两相绕流特性及流型演变机理研究”（资助号：51146007）得以顺利进行，并已依据项目申请书和计划书中制定的研究计划完成了相应的研究内容，实现了相应的研究目标。准确认识气液两相绕流流型及其演变规律对换热元件的流动特性和传热传质性能有至关重要的作用，本课题以此为目标开展了深入的研究。在管束间气液两相流型研究方面，通过高速图像采集获取各种实验工况下的流型图像信息，并采集对应流型的压差波动信号，通过流型图像信息熵递归分析及压差波动信号分析获取了该流动的混沌动力学特征，为进一步研究复杂气液两相流的流型转变特性提供了一种新方法。在管束间气液两相流型转变机理研究方面，通过考察流型图像复杂测度与流型变化之间的关系，建立了流型结构特征和流型动力学属性变化特征之间的关系。针对以上研究内容公开发表了学术论文6篇，被EI收录3篇，培养硕士研究生3人。在本项目基金资助下，搭建了气液两相绕流研究实验平台，为本课题研究方向进一步完善和深入研究提供了有力支撑。