[发明专利]一种适用于矩形通道的相间阻力分析方法及装置

权利要求书

1.一种适用于矩形通道的相间阻力分析方法，其特征在于，该方法包括：

获取窄矩形通道的流型判断结果，根据所述流型判断结果，针对不同流型采用不同的相间阻力模型进行相间阻力的计算；其中：

若所述流型判断结果为泡状流，则采用第一相间阻力模型进行相间阻力的计算，得到第一相间阻力结果；若所述流型判断结果为弹状流，则采用第二相间阻力模型进行相间阻力的计算，得到第二相间阻力结果；若所述流型判断结果为环状流，则采用第三相间阻力模型进行相间阻力的计算，得到第三相间阻力结果；

所述第一相间阻力模型是通过考虑矩形通道特性的相界面浓度而得到的相间阻力模型；

所述第一相间阻力模型的关系式为：

其中，F_i为相间阻力；ρ_c为连续相密度即液相密度ρ_f或者气\汽相密度ρ_g；v_r为气\汽相与液相之间的相对速度，即v_r＝v_g-v_f，v_g和v_f分别为气\汽相和液相速度；C_D为曳力系数；a_gf为相界面浓度；

所述相界面浓度的计算公式为：

其中，α为窄矩形通道中的空泡份额，σ为粘性系数，通过Chexal-Lellouche关系式计算得到；C_j是考虑到矩形通道结构尺寸对气泡特性影响得到的关键参数；

所述第二相间阻力模型包括气\汽弹与主流液体的相间阻力子模型和尾流液块与主流液体的相间阻力子模型；

所述第二相间阻力模型的关系式为：

F_i＝F_{i_t}+F_{i_s}

其中，F_{i_t}为气\汽弹与主流液体的相间阻力，F_{i_s}为尾流液块与主流液体的相间阻力；F_{i_t}和F_{i_s}均采用与所述第一相间阻力模型相同的关系式计算；

同时，对于尾流液块，液块部分采用与泡状流相同的计算关系式F_{i_s}，仅需将空泡份额修正为液块部分空泡份额；

对于气\汽弹，气\汽弹与主流液体的相间阻力F_{i_t}中的曳力系数和相界面浓度均采用通过窄矩形通道的长度和窄矩形通道的宽度而计算得到；

所述曳力系数的计算公式为：

其中，C_{D_t}为气\汽弹的曳力系数，a为窄矩形通道的长度，b为窄矩形通道的宽度；

所述相界面浓度的计算公式为：

其中，a_{gf_t}为气\汽弹的相界面浓度，α_b为单个气泡的空泡份额；

所述第三相间阻力模型包括气\汽芯相间阻力子模型和液滴相间阻力子模型；

所述第三相间阻力模型的表达式为：

F_i＝F_{i_c}+F_{i_d}

其中，F_{i_c}为气\汽芯的相间阻力，F_{i_d}为液滴的相间阻力，F_{i_c}和F_{i_d}均采用与所述第一相间阻力模型相同的关系式计算，同时对相应的曳力系数和相界面浓度进行修正；

所述的对相应的曳力系数和相界面浓度进行修正，包括：

对于气\汽芯，气\汽芯的曳力系数C_{D_c}和气\汽芯的相界面浓度α_ff，计算公式为：

当汽相雷诺数Re_g小于500时，

当汽相雷诺数Re_g大于1500时，C_{D_c}＝0.02{1+150[1-(1-α_ff)^0.5]}     (8)

其中，α_f为液滴/液相份额，C_f是与矩形通道结构尺寸相关的常数；v_g为汽相速度，α_ff为气\汽芯的相界面浓度；

汽相雷诺数Re_g介于500至1500之间时，气\汽芯的曳力系数的计算公式采用公式(7)与公式(8)之间的差值。