两相与多相流动力学-考试复习题答案

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1、2008级研究生课程“多相流动力学“考试复习大纲1.自然界和工业界中的两相流主要包括哪几种？并各举一例说明之气液两相流：相变换热工质；气固两相流：沙尘暴；液固两相流：河流；液液两相流：石油开采。2.试说明下列各组概念的物理意思，并用公式建立它们之间的互推关系：1）质量流量、质量流速和质量相含率质量流量是指单位时间内流过通道总流通截面积的流体质量，用W表示；质星流速是单位流通截面积上的质量流量，用G表示；各相质量流量与总质量流过之比称为质量相含率或质量相分数，用x表示。W=W1+W2;G=W/A;G1=W1/A;G2=W2/A;x=Gg/G=Wg/W.2）容积流量、容积流速和容积

2、相含率容积流量是指单位时间流过通道总流通截面积的流体容积，用Q表示；容积流速是单位流通截面积上的容积流量，又称折算速度，是容积流量除以通道总流通面积A，用J表示；容积相含率是指各相容积流量与总样积流量之比，用b表示。Q=Q1+Q2=W1/p1+W2/p2J=Q/A=J1+J2J1=Q1/A=W1/(p1A)J2=Q2/A=W2/(p2A)b=Qg/Q=x/[x+(1-x)pg/pl]3）各相真实流速各相容积流量除以流动中各相各自所占流通截面积即为各相的真实流速。vi=Qi/Ai4）真实相含率或截面相含率某相的流动在任意流通截面上所占通道截面积与总的流通截面积之比称作该相的真实相

3、含率或截面相含率，用a表示。a=Ag/A5）滑动比、滑移速度、飘移速度和飘移流率两相流中各相真实速度的比值称为滑动比。S=vg/vl滑移速度是指两相流各相真实速度的差，用vs表示vs=vg–vl=Jg/a–Jl/(1-a)漂移速度是指轻相(如气相)速度与两相混合物平均速度vH之差，用vD表示vD=vg–vH漂移流率是指滑移速度vs两边乘以通分后的分母项，消去分母后的等式，用jD表示，有jD=(vg-vl)a(1-a)=Jg(1-a)–Jla3.什么是物质的“相”？从宏观上看，物质的相的性质特点是什么？相同成分及相同物理化学性质的均匀物质部分称为相。固相具有稳定的外形；液相保持与

4、容器形状相同并使表面积尽可能小；气相能充满它能占据的整个空间4给出水平管内气/水两相流中可能出现的几种流型的定义。试分析环状流转变的机理及影响因素。水平管内气/水两相流型大致可分为层流、波状流、柱塞状流、弹状流、弹状环状流和分散泡状流等六种流型。层流：当气液两相的流量均小时，气液两相分开流动，两相之间存在一平滑的分界面，此时的流型成为分层流型。波状流：当气相流量较高时，两相分界面上出现流动波，此时称为波状流型。柱塞状流：随着流体中气体含量的增加水平管中的气泡会结合一起形成断断续续的气塞这种流动形式称为柱塞状流。弹状流：气弹状流型由一系列气弹组成。气弹端部呈球形而尾部是平的。在两

5、气弹之间夹有小气泡而气弹与管壁之间存在液膜。弹状环状流：介于弹状流和环状流之间的一种过渡流型。分散泡状流：气体的质量分数较低时，流动液相中形成气泡分散于水平管道中，此时形成的流型称为分散泡状流。5什么是相界面？并举例说明什么是界面现象。相界面：是指将两种不同相的物质分隔开的区域，再次区域内的物质的特征和性质不同于相邻的区域。界面现象：是指与相界面上的动量、能量和质量传递相关的所有效应。例如，沸腾和凝结过程界面上发生的变化、泡沫的稳定性、湖面的波度、镜体表面的汽水雾罩等现象都属于界面现象。6什么是界面浓度？它与什么现象或因素有关。常用的界面浓度测量技术有哪些？并比较这些测量技术的

6、优缺点。界面浓度：（p158）单位体积内的界面面积，表征了一阶几何效应。与两相流流场的结构有关。测量技术：主要分为接触测量和非接触测量两类。接触测量主要采用探针技术，非接触测量主要采用摄影技术。（P168）探针技术优点：精度较高、测量系统简单。缺点：摄影技术：摄影技术直观简明，但其应用仅限于低气量的情况，而且带有一定的主观性。7．给出连续波与动力波的定义，以及这两种波动的的特征。试分析激波反射前后的压力变化。连续波：连续波是一种准稳态现象，一个定常状态的值简单地传播到另一个定常值之中，不存在惯性力或动量的动力作用。每当发生这种现象时，流率和波度之间就存在一种确定的关系。动力波：

7、动力波是与力的作用的存在有关，这些力是由于浓度梯度使介质加速地通过波而产生的。激波反射前后的压力变化：（p196-198）8．请定量分析气体通过锐孔射入无限大的液体形成喷射锥时，必然会有液体夹带的这一现象。答：首先应该说一下，气体通过锐孔这个模型：如图所示，液体的下方有一排锐孔，当气体从锐孔射入到上方的液体中时，形成如图所示的喷射锥（图中白色部分），下面我们对这个喷射锥作动力学的分析。（纵轴是x）。沿气体流线上的伯努利方程是：…….（1）是气体密度，是x处的气体的速度，是x处的气体静压强。同