文档介绍：第 30 卷第 2 期力学学报 Vol. 30, No. 2
1998 年 3 月 ACTA MECHANICA SINICA Mar. , 1998
气液两相涡街稳定性的研究 1)
李永光
( 华东工业大学热工程与空调研究所, 上海 200093)
林宗虎
( 西安交通大学能动学院, 西安 710049)
摘要通过气液两相涡街试验研究和理论分析, 首次得出了当有稳定的气液两相涡街发生
时, 气液两相涡街结构参数的取值及变化规律.
关键词卡门涡, 气液两相流, 稳定性
前言
涡街是流体绕流的一种特殊现象, 也是尾迹流动中的一种典型旋涡结构, 卡门( T. Von.
Karman) [ 1] 首先对其进行了稳定性分析, 因而得名卡门涡街.
对单相流体涡街稳定性问题, 已有了较多研究[ 2] , 但对气液两相涡街稳定性问题, 目
前, 在国内外还是研究空白. 随着工业技术的发展, 特别是大型电站和核电站的发展, 气液两
相绕流工况常可遇到, 气液两相涡街也时常发生, 研究气液两相涡街对这些电站中设备的安全
运行有很重要的意义. 此外, 70 年代初, 利用单相流体涡街的特性制成了单相流涡街流量计.
这种流量计以其独特的优点, 并兼有其它流量计的许多优点, 受到普遍欢迎, 应用范围极广.
而气液两相涡街的许多特性也与气液两相混合物流量和组分有关. 能否利用气液两相涡街特性
进行气液两相流流量和组分的测量, 不仅在气液两相流测量理论上有很重要的意义, 而且在工
业实际有重要的实用价值. 要利用气液两相涡街进行气液两相流流量和组分的测量, 气液两相
涡街稳定性的研究是极其重要的.
卡门得出单相流涡街稳定的必要条件为
h/ l= 0. 280 5, 其中 h 是涡街间的距离, l 是同
一列旋涡中相邻旋涡之间的距离, 见图 1. 若称
h/ l 为涡街结构参数, 则实验观察到单相流涡
街结构参数 h/ l X 0. 280 5, 大部分偏大, 但值
相近. 对于气液两相涡街结构参数 h/ l 怎样取
图 1 涡街示意图值? 与哪些因素有关? 至今国内外均还没有人
Fig. 1 Vortex street sketch map
研究. 本文对气液两相涡街的稳定性问题进行
了研究, 得出了当有稳定的气液两相涡街发生时, 气液两相涡街结构参数 h/ l 的取值. 试验条件
如下: 工质为水, 空气; 温度为室温; 压强为相对压强 0. 0~ 0. 2M Pa; 水流量为 0. 0~ 26m3/ h; 截
面含气率为 0. 0~ 0. 40; 两相流型为细泡状; 试验管子直径为 50mm.
1) 国家自然科学基金和动力工程多相流国家重点实验室开放基金资助项目.
1996- 07- 01 收到第一稿, 1997- 03- 21 收到修改稿.
第 2 期李永光等: 气液两相涡街稳定性的研究 139
1 试验系统
涡街发生体形状如图 2 所示. 试验工质由已测定流量的水及空气分别送入混合器形成混合
物后送入试验管段, 其总体装置图见文献[ 3] .
图 2 涡街发生体( ( a) Al 型; ( b) Bl 型)
Fig. 2 Vortex emis