音速喷嘴中气液两相流临界分配特性及相分离控制理论

气液两相混合物流经分配器时通常会发生相分离，导致下游各支路中的气液相比例出现显著差异，这种分配不均匀性严重影响着工业设备的安全和高效运行。气液两相流分配受流型、分配器结构、下游管路的阻力特性等多种因素影响，目前对分配机理研究尚不充分，并缺乏可靠的相分离抑制方法。本项目将气液两相临界流理论引入相分离控制，以两分支管内置有音速喷嘴的特殊三通为研究对象，构建临界分配特性实验装置，通过改变音速喷嘴流道形状、喉口大小、安装方位以及上游入口流型和压力等，研究特定影响因素下的分配特性；利用计算流体力学方法，建立三维模型，开展分配数值预测研究；最后提出基于"流型调整+临界分配"的相分离控制新理论，保证各分配通道入口接触气液相几率相等，并从根本上克服下游各支管阻力特性不一致所导致的相分离。项目研究将有助于阐明气液两相流临界分配机理，进一步丰富和完善多相流分配理论，为开发新一代均匀分配器提供理论支撑。

气液两相流均匀分配一直是多相流领域研究的一个难题。受流型、分配器结构、下游管路的阻力特性等多种因素影响，气液两相混合物流经分配器时通常会发生相分离，这种分配不均匀性严重影响着工业设备的安全和高效运行。目前对分配机理研究尚不充分，并缺乏可靠的相分离抑制方法。本项目经过三年攻关，全面完成课题研究计划，实现了预期目标。将气液两相临界流理论引入相分离控制，提出了基于“流型调整+临界分配”的相分离控制新理论，从根本上克服了下游各支管阻力特性不一致所导致的相分离；建立三维模型，开展分配数值预测研究，精细研究了气液两相通过临界分配器的流动特性；试制基于临界分流理论的新型分配器，并开展实验效果验证，气液相分流系数分配偏差<5%,取得了良好效果。项目研究将有助于阐明气液两相流临界分配机理，进一步丰富和完善多相流分配理论，为开发新一代均匀分配器提供理论支撑。项目共培养博士研究生1名，硕士研究生2名，发表期刊论文11篇，其中SCI、 EI收录9篇，发表会议论文2 篇；申请专利 1项，授权1项。研究成果获得省部级奖励2项。