2026年气液两相流动的理论与实践

第一章气液两相流动现象的引入与概述第二章气液两相流的流型演化机制分析第三章气液两相流动传热模型的理论框架第四章气液两相流动压降预测模型第五章气液两相流动测量技术的新进展第六章气液两相流动的数值模拟方法101第一章气液两相流动现象的引入与概述气液两相流动现象的引入引入实际工程场景，强调气液两相流动的重要性。环境问题：污水处理厂曝气系统通过污水处理厂曝气系统，展示气液两相流动在环境领域的应用。能源领域：化石燃料燃烧过程化石燃料燃烧过程中气液两相流动对效率的影响。工业应用案例：核电站冷却剂循环系统3气液两相流动的基本分类与特征按流动形态分类介绍分散流、雾滴流、乳状流和带状流等不同形态的特征和应用场景。按相含率分类解释稀相流和密相流的区别及其对流动特性的影响。物理特征对比对比气液两相流与单相流的物理特征，如雷诺数、压降系数等。4气液两相流动研究的关键指标与测量技术介绍电容式传感器、超声波多普勒相含率计等测量技术的原理和优缺点。传热特性指标解释对流传热系数、努塞尔数等传热特性的测量方法。压力损失研究介绍压降系数的测量方法和影响因素。相含率（ε）的测量502第二章气液两相流的流型演化机制分析流型演化现象的工程场景引入核电站再热器管束问题通过核电站再热器管束的压降超限问题，引入流型演化的重要性。炼厂蒸馏塔的相分布不均炼厂蒸馏塔中气液两相流的相分布不均导致产品纯度下降的案例。煤化工气流干燥器中的振动问题煤化工气流干燥器中流型演化导致的振动问题。7流型演化理论模型与实验验证Zuber-Findlay流型图介绍Zuber-Findlay流型图的原理和适用范围。Kumaran液滴破碎模型解释Kumaran提出的液滴破碎模型的原理和参数。Fernandez-Lafuente气泡合并模型介绍Fernandez-Lafuente提出的气泡合并模型的原理和参数。8流型演化对关键性能的影响分析通过实际案例，分析流型演化对压力损失的影响。传热特性分析通过实验数据，分析流型演化对传热特性的影响。振荡特性研究研究流型演化导致的管内振荡现象及其对设备寿命的影响。压力损失分析903第三章气液两相流动传热模型的理论框架传热现象的工程挑战与引入核电站冷凝段传热恶化通过核电站冷凝段的传热恶化问题，引入传热模型的重要性。炼厂脱硫装置的传热效率问题炼厂脱硫装置中气液两相流的传热效率问题。化石燃料燃烧过程中的传热优化化石燃料燃烧过程中传热优化对效率的影响。11单相流与两相流传热模型的对比分析介绍Dittus-Boelter式和Nusselt式等单相流传热模型。两相流传热模型介绍Martinelli-Nelson模型和Chisholm模型等两相流传热模型。实验对比案例通过实验数据，对比单相流与两相流传热模型的差异。单相流传热模型12强化传热面的设计原则与案例多孔表面强化传热介绍多孔表面强化传热的设计原则和应用案例。微结构表面强化传热介绍微结构表面强化传热的设计原则和应用案例。旋转表面强化传热介绍旋转表面强化传热的设计原则和应用案例。1304第四章气液两相流动压降预测模型压降现象的工程场景引入通过核电站再热器管束的压降超限问题，引入压降预测模型的重要性。炼厂蒸馏塔的压降波动炼厂蒸馏塔中气液两相流的压降波动问题。煤化工气流干燥器中的压降优化煤化工气流干燥器中压降优化的案例。核电站再热器管束问题15单相流与两相流压降模型的对比分析介绍Darcy-Weisbach式和Hagen-Poiseuille式等单相流压降模型。两相流压降模型介绍Lockhart-Martinelli模型和Gnielinski修正模型等两相流压降模型。实验对比案例通过实验数据，对比单相流与两相流压降模型的差异。单相流压降模型16压降预测的多因素耦合分析分析相含率对压降系数的影响。管径（D）的影响分析管径对压降系数的影响。表面粗糙度（ε/D）的影响分析表面粗糙度对压降系数的影响。相含率（ε）的影响1705第五章气液两相流动测量技术的新进展测量技术面临的工程挑战与引入通过核电站温度测量误差问题，引入测量技术的重要性。炼厂相含率测量误差炼厂相含率测量误差问题。煤化工气流干燥器中的测量需求煤化工气流干燥器中测量需求。核电站温度测量误差19传统测量技术的局限性分析分析热电偶、热电阻等传统温度测量技术的局限性。传统流量测量技术分析孔板流量计、涡街流量计等传统流量测量技术的局限性。传统相含率测量技术分析电容式传感器、超声波传感器等传统相含率测量技术的局限性。传统温度测量技术20新兴测量技术的应用与性能比较介绍光纤光栅、微机械谐振器等新兴温度测量技术的原理和性能。新兴流量测量技术介绍多普勒相含率计、激光诱导荧光等新兴流量测量技术的原理和性能。新兴相含率测量技术介绍声发射传感器、核磁共振等新兴相含率测量技术的原理和性能。新兴温度测量技术2106第六章气液两相流动的数值模拟方法数值模拟面临的工程挑战与引入核电站再热器管束模拟误差通过核电站再热器管束模拟误差问题，引入数值模拟的重要性。炼厂脱硫装置的模拟预测误差炼厂脱硫装置的模拟预测误差问题。煤化工气流干燥器中的模拟优化煤化工气流干燥器中模拟优化的案例。23数值模拟的基本原理与方程组介绍连续性方程、动量方程和能量方程。相态相互作用模型介绍液滴破碎模型、气泡合并模型和界面湍流模型。实验对比案例通过实验数据，验证数值模拟的可行性。控制方程24CFD模拟在高维场耦合中的应用模拟方法比较比较DNS、LES和RANS等不同模拟方法的原理和适用范围。耦合效应模拟介绍相态与流动的耦合、流动与传热的耦合等耦合效应的模拟方法。工业案例通过工业案例，展示CFD模拟优化换热器设计的效果。2507数值模拟的未来发展方向多尺度模拟DNS-LES嵌套模拟介绍DNS-LES嵌套模拟的原理和适用范围。多物理场耦合介绍多物理场耦合的原理和适用范围。机器学习辅助模拟介绍机器学习辅助模拟的原理和适用范围。27全书总结与展望全书系统梳理了气液两相流动的理论与实践：从现象观察到模型建立，再到测量与模拟，为相关领域的研究提供了完整框架。关键发现包括：1）波状流φᵢ可达3.2；2）光纤光栅的响应时间达0.05秒；3）CFD模拟可预测相分布偏差>80%。工业应用启示：通过理论模型与工程实践的结合，气液两相流技术已实现显著进步，如沙特阿拉伯萨卜哈炼厂通过优化设计使SO₂转化率提升2.3%，年增收约3000万美元。未来展望：随着多尺度模拟、数字孪生和人工智能技术的进步，气液两相流的研究将进