[发明专利]一种流型发生器

说明书

技术领域

本发明专利涉及流体动力学试验装置技术领域，尤其涉及一种流型发生器。

背景技术

在能源 、动力、核反应堆、石油化工、冶金、环境保护及航空航天等多个工业部门，多相流都有广泛的应用。多相流的各相介质的分布情况称为流型，流型不同，多相流的流动、传热、传质性能、电击成像等性能均不同。各流型性能的研究取决于多相流试验研究装置流型发生器的性能，因此在多相流模拟实验研究过程中，最大限度制造出试验所需流型至关重要。在多相流模拟装置中，流型发生器是该装置最关键的核心部件，其性能直接影响多相流试验各流型的产生质量。因此，合理优质的流型发生装置是流型实验研究的重要组成部分，而一个有效的流型发生器应当能够最大限度、尽可能全面的产生实验所需流型。

现有流型发生器内的流型生成方式大致分为三种，即机械分割混相、流体旋流混合及射流分散。机械分割方式，由于堵塞使得微孔材料不能充分发挥作用,再加上充气或者注入液体时(压力)增大会直接造成气泡、液泡尺寸增大；流体混合成型是利用气、液混合过程把液体预混、气体粉碎成气泡，其气泡大小主要取决于液体紊流度及持续混合时间，并最终达到与体系能量状态相匹。这种生成流型的方式相对简单，但是在混合的过程中，不容易把握流体中气泡、液泡等混响液体的形态特征，不易于流型的准确定性、观测等描述；射流成型则是把液体先变成分散相，然后随压力的增大逐步变成连续相，气体则由开始的连续相逐步分散成为微泡。较前两种流体成型方式相比，前两者通过流体混合经历了把大泡破碎成小泡的过程，而后者则通过直接混合充分分散直接形成稳定流型。但是，流型的生成对于实验室设备要求较高，成型过程相对复杂，同时生成过程极为复杂、生成流型相对单一，不利于实验室研究工作。

实验用流型发生装置采用的直喷、射流等方式，这两种方式对实验室要求较高，即需要较大实验场地无法小型化集约化处理，无法达到理想的使用要求。生成过程极为复杂、生成流型相对单一，不利于实验室研究工作的开展。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提供一种流型发生器，通过以下方案实现。

一种流型发生器，包括液体入口、与液体入口连接的渐阔口径、与渐阔口径连接的第一法兰、与第一法兰连接的流型发生区域、与流型发生区域连接的第二法兰、一端与第二法兰连接的流型观察测量管和与流型观察测量管另一端连接的端盖，流型发生区域设有液体注入口和气体主入口，端盖上设有液体流出端口和气体流出端口。液体入口部分采用渐阔方式，能够平稳过渡流入液体，最大限度减少流体口径的变化对注入液体造成的如回流、后阶扰流等影响；根据需要选择注入气体的流量、流速同时选择注入口的数量，便于最大调节注入气体状态，位置等，气体出口端可以改变形状，便于不同形状气泡产生；流行发生部分配有液体注入端口，产生混相流体，调节流体产生的速度、形状等；法兰连接且各部分内径保持一致，最大限度减少观察、测量管内径突变对于流型的影响，法兰可根据需要拆卸、安装，极大限度增加了流型发生器的安装与调节的灵活性以及应用的普遍性；多个注气口可根据需要选择不同端口、不同数量，预留混相液体注入口，便于实验。

优选地，端盖与流型观察测量管之间、第二法兰与流型观察测量管之间均设有卡口。

优选地，气体注入口距注入口距离较近，液体注入口距离液体入口较远。

优选地，气体注入口和液体注入口是可拆卸的，可以灵活设计其形状、尺寸等参数，便于实验室各项试验条件的假定。

优选地，流型发生器为筒状结构。

优选地，端盖上的气体流出端口有四个，且均匀分布。

流型发生器包括三部分：液体入口部分；流型发生部分；出口测量部分。

液体入口部分包括液体入口，液体经由入口进入，经由渐阔口径，进入到流型发生区域。主流液体通过入口注入到流型发生器，经过渐阔口径达到与流型发生器相同内径。流体经入口流入之后，采用水利内径渐扩的方式逐步将管流内径扩展至流型发生器相同尺寸，入口部分与流型发生部分以法兰的形式连接。