螺杆螺旋槽道内气液两相流流动特性的实验研究

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1、中文图书分类号：O359密级：公开UDC：621.1学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：螺杆螺旋槽道内气液两相流流动特性的实验研究论文作者：杨光学科：动力工程指导教师：夏国栋教授论文提交日期：2015年6月UDC：621.1学校代码：10005中文图书分类号：O359学号：S201205096密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：螺杆螺旋槽道内气液两相流流动特性的实验研究英文题目：EXPERIMENTALSTUDYONTHECHARACTERISTICSOFAIR-WATERTWO-PHASEFLOWTHROUGHHELICALC

2、HANNELINSINGLESCREWEXPANDERPROTOTYPE论文作者：杨光领域：动力工程研究方向：能源动力系统优化及工程应用申请学位：工程硕士专业学位指导教师：夏国栋教授所在单位：环境与能源工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学DissertationSubmittedtoBeijingUniversityofTechnologyforMasterDegreeofEngineeringEXPERIMENTALSTUDYONTHECHARACTERISTICSOFAIR-WATERTWO-PHASEFLOWTHROUGHHELICALCHANNELINSINGL

3、ESCREWEXPANDERPROTOTYPEYANGGUANGSupervisedbyProfessorXIAGUODONGMajorinPowerEngineeringBeijingUniversityofTechnologyJune,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：杨光日期：2015年0

4、6月08日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：杨光日期：2015年06月08日导师签名：夏国栋日期：2015年06月08日摘要摘要单螺杆膨胀机是一种利用低温小规模热源进行发电的动力设备，可在较低温度热源下获得相对较高的发电效率，在余热回收利用工程中具有良好的应用前景。目前对单螺杆膨胀机的研究主要侧重在加工和性能方面，缺少对单螺杆膨胀机螺杆螺旋槽道内两相流流动特性的研究，而单螺杆膨胀机

5、螺杆螺旋槽道内气液两相流的流动特性正是影响其工作效率的重要因素之一。因此，提出对螺杆螺旋槽道内气液两相流流动特性进行实验研究。实验中采用有机玻璃材质加工出直径分别为117mm、155mm两种尺寸的透明螺杆。螺杆中的螺旋槽道是一种截面形状不规则的三维螺旋槽道，实验以水和空气为工质对该螺杆螺旋槽道内气液两相流流动特性展开研究。借助高速摄像仪，采用背光成像的可视化方法对单螺杆螺旋槽道内流型结构进行观测，得到了不同工况条件下，不同周角位置处气液两相流型及各流型的特征。实验结果表明：螺杆螺旋槽道内主要存在泡状流、间歇流和环状流等流型；各流型的特征受工况条件和周角位置的影响而各不相同，即使同一工况下，同

6、一流型在各周角位置的特征也不相同。根据实验观测结果，绘制了三个周角位置处的流型图，并对各流型之间的转换特性进行分析，给出了泡状流向间歇流转变、环状流向间歇流转变的准则关系式。由于气液两相流的压降和压差波动信息可以反映通道内两相流动的状况，研究这些参数的特性对实现两相流动监测与控制具有重要意义，对两相流动系统的设计和运行等问题也具有指导意义。因此，对螺杆螺旋槽道内气液两相流在进、出口处的压降进行实验研究，对不同流型时的压差波动信号进行统计分析，提取压差波动信号的概率密度函数特征和功率谱密度函数特征，为提高单螺杆膨胀机系统的运行效率提供基础指导。关键词：膨胀机；螺旋槽道；两相流；流型；压降-I-

7、AbstractAbstractThesinglescrewexpanderisakindofpowergeneration,itcanuselowtemperatureheatsourcetoobtainrelativelyhighpowergenerationefficiency.Intheprojectofrecyclingofwasteheatresources,thesinglescrewexpan