多相流及其应用PDF电子书下载

第1章　概论 1

1.1　多相流的定义及分类 1

1.1.1　多相流的定义 1

1.1.2　多相流的分类 1

1.2　多相流的特点、研究方法 3

1.2.1　多相流的特点 3

1.2.2　多相流的研究方法和理论模型 4

1.3　多相流的流动结构简介 7

1.3.1　流动结构的一般涵义及研究流动结构的重要意义 7

1.3.2　典型的两相流流动结构 10

1.4　多相流流动结构的判别 12

1.4.1　流动结构的判别方法 12

1.4.2　流型图 13

1.5　多相流研究的历史与现状 15

1.5.1　多相流研究简史 15

1.5.2　多相流研究的现状 17

1.6　多相流的应用背景 17

1.6.1　在石油工业中的应用 17

1.6.2　在煤炭、冶金工业中的应用 20

1.6.3　在动力、核能工业中的应用 21

1.6.4　在化学工业中的应用 37

1.6.5　在水利、水力及管道输送工程中的应用 38

1.6.6　在大气工程中的应用 47

1.6.7　在制冷、低温及航天工业中的应用 50

参考文献 53

第2章　多相流的基本方程及主要描述参数 56

2.1　多相流的基本方程 56

2.1.1　积分形式的守恒方程 56

2.1.2　简化模型 59

2.2　多相流的主要参数及其计算式 64

2.2.1　颗粒的性质 64

2.2.2　颗粒的描述 68

2.2.3　流动参数 74

参考文献 78

第3章　颗粒、气泡动力学 80

3.1　颗粒的受力分析 80

3.2　颗粒的阻力特性 83

3.2.1　单颗粒的阻力 83

3.2.2　颗粒群的阻力（刘大有，1993） 85

3.3　松弛过程 86

3.3.1　松弛现象 86

3.3.2　单颗粒的松弛 88

3.3.3　颗粒群的松弛 90

3.4　沉降与悬浮、浮泡流动 91

3.4.1　沉降现象 91

3.4.2　悬浮现象 95

3.4.3　浮泡流动 106

参考文献 124

第4章　管内多相流 131

4.1　管内气液两相流 131

4.1.1　流型 131

4.1.2　压力降 141

4.1.3　空泡份额 161

4.1.4　流动不稳定性 177

4.1.5　临界流 199

4.2　管内气固两相流 214

4.2.1　悬浮式气固两相流 215

4.2.2　栓塞式气固两相流 224

4.2.3　弯管内的气固两相流 226

4.3　管内液固两相流 228

4.3.1 固体颗粒的输送方式和流态 228

4.3.2　浓度和速度分布 233

4.3.3　摩阻损失 234

4.4　管内液液两相流 236

4.4.1　相转变点 236

4.4.2　油水乳状液表观粘度 238

4.4.3　流型 239

4.4.4　持水率 240

4.4.5　摩擦阻力 242

4.5　管内气液固三相流 245

4.5.1　基本原理 245

4.5.2　容积含量 247

4.5.3　压力损失 250

4.5.4　汽液固三相流沸腾传热 254

4.6　管内气液液三相流 255

4.6.1　流型 255

4.6.2　摩擦阻力 260

4.6.3　局部阻力 261

参考文献 263

第5章　管外多相流 288

5.1　单相流绕流流动、涡街与振动 288

5.1.1　旋涡脱落现象 288

5.1.2　旋涡形成和脱落机理 288

5.1.3　圆柱绕流 290

5.1.4　其它柱体绕流 298

5.1.5　管束的绕流 302

5.2　横掠单柱体时的多相流 308

5.2.1 气液两相流绕流单柱体的旋涡形成和脱落 308

5.2.2　气液两相流绕流引起的作用力 316

5.3　横掠管束时的气液两相流 319

5.3.1　气液两相流横掠管束时的旋涡脱落 319

5.3.2　气液两相流横掠管束时的流型 326

5.4　气固两相流绕流时的积灰与磨损 333

5.4.1　积灰 333

5.4.2　磨损 336

参考文献 339

第6章　多相流的分离和分配 344

6.1　分离机理与分离效率 344

6.1.1　分离机理 344

6.1.2　分离效率 345

6.2　重力分离 349

6.2.1　气液两相的重力分离 349

6.2.2　气固两相的重力分离 352

6.2.3　液固两相的重力分离 357

6.3　惯性分离 361

6.3.1　气液两相的惯性分离 362

6.3.2　气固两相的惯性分离（岑可法等，1998） 369

6.4　离心分离 378

6.4.1　单相流的旋转流场 379

6.4.2　颗粒在旋转流场中的运动 383

6.4.3　气固旋风分离 388

6.4.4　汽液旋风分离 392

6.4.5　液固旋流分离 399

6.4.6　液液旋流分离 402

6.5　过滤分离 407

6.5.1　一般过滤机理 407

6.5.2　袋式除尘 410

6.5.3　颗粒层除尘 421

6.6　分叉管中的多相流 428

6.6.1　T型管中的两相流 428

6.6.2　Y型管中的两相流 439

6.7　集箱中的多相流 443

参考文献 455

第7章　旋转机械中的多相流 463

7.1 多相流泵 463

7.1.1　气液两相流泵 463

7.1.2　固液两相流泵 472

7.1.3　气液固多相流泵 481

7.2　叶轮机械中的气固两相流 482

7.2.1　流动模型、处理方法及数值计算 483

7.2.2　磨损类型、磨损机理及防磨措施 485

7.3　蒸汽轮机中的汽液两相流 489

7.3.1　湿蒸汽两相流的基本问题 489

7.3.2　湿蒸汽两相流的研究进展 491

7.4　水轮机中的固液两相流 492

参考文献 496

第8章　多相流的数值模拟 505

8.1　多相流数值模拟的特点 505

8.1.1　数值模拟方法的特点与优势 505

8.1.2　多相流数值模拟的主要困难和关键问题 506

8.2　多相流数值模拟中的常用特殊参数 510

8.2.1　相分布参数 510

8.2.2　加权参数 512

8.3　多相流数值模拟方法分类 513

8.4　连续介质力学模型 515

8.4.1　欧拉-拉格朗日类模型 516

8.4.2　欧拉-欧拉类模型 520

8.5　气-液两相流相界面迁移过程的数值模拟方法 529

8.5.1　高度函数法 529

8.5.2　相界面追踪的PIC方法 530

8.5.3　MAC方法， 531

8.5.4　线段法和边界积分法 533

8.5.5　Level Set方法 534

8.5.6　VOF方法 534

8.6　Level Set方法及其在气-液两相流数值模拟中的应用 536

8.6.1　Level Set方法概述及基本方程 536

8.6.2　Level Set方法中不同介质区域的识别和物性参数的表示方法 538

8.6.3　相界面几何特性参数的表示方法 538

8.6.4　气-液两相流的流场控制方程 539

8.6.5　应用Level Set方法时应注意的几个问题 540

8.6.6　Level Set方法的应用 541

8.7　VOF模型及其在气液两相流数值模拟中的应用 546

8.7.1　VOF方法的基本思想与相函数 546

8.7.2　VOF方法中气-液两相流的动量控制方程 546

8.7.3　VOF方法中气-液相界面的控制方程及其求解方法 548

8.7.4　VOF方法中气-液两相流场中的物性表示方法 549

8.7.5　气-液相界面的构造方法 549

8.7.6　几种界面重构方法的比较 561

8.7.7　VOF方法的优缺点 562

8.8　其它多相流数值模拟方法 563

8.8.1　多相流的大涡模拟 563

8.8.2　多相流的直接数值模拟 564

8.8.3　多相流的Lattice-Boltzmann方法模拟 564

8.9　多相流数值模拟中的困难及其发展方向 567

参考文献 569

第9章　几个专题 578

9.1　微重力条件下的气液两相流与传热 578

9.1.1　微重力实现方式 579

9.1.2　微重力下的两相流动研究方法 580

9.1.3　流型 584

9.1.4　空泡份额 589

9.1.5　压力降 590

9.2　毛细管内的汽液两相流 596

9.2.1　毛细管内汽液流动过程 596

9.2.2　毛细管内汽液两相流的研究方法 597

9.2.3　毛细管内汽液两相流的研究进展 598

9.3　多相流的减阻 604

9.3.1　单相流的减阻 604

9.3.2　两相流的减阻 606

9.3.3　三相流的减阻 608

参考文献 614