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多相流检测论文

2023-03-02 02:53 来源:学术参考网 作者:未知

多相流检测论文

发表100余篇,代表性论文主要有:1. 李海青参加“引进化肥装置试生产总结” 化工自动化及仪表,1978年1期2. 李海青、陆水均参加“特殊流量检测调研报告”化工部自控中心站 1980年3. 李海青、陆水均、慎大刚“饱和水蒸汽流量的温压补偿”, 化工自动化及仪表, 1980年8期 PP.546-5514. 李海青、陆水均“利用常规仪表检测气液两相流量”, 中国仪器仪表学会、全国仪器仪表节能技术应用交流会,仪表与节能论文集,第一分册,PP.1- 5 , 19845. 何明、李海青 Flow pattern identification and correction in gas-liquid two phase flowrate measurement using fuzzy criteria, Proceedings of MICONEX ,PP.182-192, 19866. 陈虹、汪泳涛、李海青 “The void fraction meter using three phase impulse conductance technique”, Proceedings of MICONEX,PP.493-504,19867. 郑建英、李海青、黄祯地、陈伯川 “流化床内颗粒大小的模糊检测“,浙江大学学报,1988,22(05),172-1778. 李海青、周泽魁、胡赤鹰 Measurement and evaluation of two -phase flow parameters, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol.41, No.2, PP.298-303, 19929. 李海青“多相流测试技术现状及趋势”, 多相流检测技术进展,PP.33-42, 石油工业出版社,1996年10.黄志尧、王保良、李海青“ An intelligent measurement system for powder flowrate measurement in pneumatic conveying system”. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2002, 51(4): 700-70311.黄志尧、王保良、李海青“ Application of electrical capacitance tomography to the void fraction measurement of two-phase flow”. IEEE Transactions on Instrumentation And Measurement, 2003, 52(1): 7-1212.黄志尧、王保良、李海青“ Dynamic voidage measurements in a gas solid fluidized bed by electrical capacitance tomography”. Chemical Engineering Communications, 2003, 190(10): 1395-141013.王保良、冀海峰、黄志尧、李海青“ A high-speed data acquisition system for ECT based on differential sampling method”. IEEE Sensors Journal, 2005, 5(2): 308-31214.黄志尧、谢代梁、张宏建、李海青“ Gas-oil two-phase flow measurement using an electrical capacitance tomography system and a Venturi meter”. Flow Measurement and Instrumentation, 2005, 16:177-182.

我要考西安交大热能的研究生,那位大虾能给我简绍一下西安交大的热能专业的情况

该专业是一个宽口径大类专业,是我国培养热能与动力工程领域高级工程技术人才的重要基地,师资力量雄厚,学术氛围浓厚,教学科研成果丰硕,专业地位与综合实力处于全国领先地位,在国际上也享有较高声誉。该专业培养德智体美全面发展的热能与动力工程方面的高素质复合型专门人才,在课程体系与知识结构中强调数学、力学、机械、材料等基础理论,充分注重电子、电工、控制、微机软硬件应用以及人文等学科知识,培养出的学生具有科学基础扎实、专业知识面宽、创新意识和实践能力强、综合素质高等特点。

主要课程设置有:传热学、工程热力学、流体力学;理论力学、材料力学、电工电子、程序设计、计算机软件基础、微机原理及接口技术、工程经济学、工程制图、机械设计基础、工程材料基础、控制工程、测试技术。专业平台课程有动力机械工程基础、环境保护与节能等,专业课程分热能动力及控制工程、流体机械与制冷低温工程、内燃机及汽车工程3个模块,包括:锅炉原理、热力涡轮机械原理、发电厂系统及设备;流体机械原理、容积式压缩机原理、制冷原理与装置、低温原理与装置;内燃机原理、内燃机构造、汽车构造、汽车理论等。学生可在一定范围内选学一组主修课程和一组选修课程。选修课程分若干组,设有新能源发电、流体机械强度与振动等60余门。

080702 热能工程

01气液两相流与传热

多相流体力学及其测量在动力、化工、石油、制冷、宇航等一系列工程中均得到重要应用。多相流体力学是一门较为年轻的学科,是流体力学的一个重要分支,至今只有数十年的历史。主要研究气液、液液、气固、液固、气液固或气固液等多种流体在管内或管外流动时(有换热的或无换热的)的流动型态、流动阻力、流动稳定性、多种流体的混合、分离和在并联管中的分配均匀性等问题。对于这些流动机理及多相流体测量技术均属国际有关前沿课题,有广阔的发展空间和创新领域。对于发展现代或未来的创新工程具有重要的理论和实用意义,并可取得重要经济效益。

指导教师:林宗虎

林宗虎,中国工程院院士,男,浙江吴兴人,1933年5月13生。1957年交通大学锅炉专业研究生毕业。1980-1982年曾任美国迈阿密大学访问教授。现任西安交通大学热能工程系教授,热能工程专业博士生导师,国家科技奖励评委会评委,流体机械国家工程研究中心学术委员会主任,锅炉媒清洁燃烧国家工程研究中心和动力工程多相流国家重点实验室学术委员会委员,香港评审局专家中国电机工程学会锅炉专业委员会副主任,中国工程热物理学会副理事长,中国工程热物理学会多相流专业委员会主任,陕西省工程热物理学会副理事长, 陕西省计量测试学会副理事长,中国工程热物理学报副主编,美国<<国际工程流体力学>>期刊国际顾问等职。是热能工程、气液两相流与传热以及多相流测量领域的国内外著名专家。1988年被授予国家级有突出贡献中青年科技专家称号;1989年被授予陕西优秀科技工作者称号;1994年获王宽诚育才奖。
林宗虎教授在热能、核电、石化等工程的重要理论-气液两相流与传热学科领域取得多方面开创性成果。在气液两方面: 他创建的两相流孔板流量计算式可通用于各种压力、不同组分、多种两相流体和变压力工况,被国际上推荐为最佳式,称林氏公式,并被收入国内外6本著作,被引用数十次。他首先对U型管内两相流体压力降型脉动机理进行系统研究,创建其 计算程序和脉动判别法并解决过电站锅炉严重脉动问题。他创建了3种两相摩阻计算法和一种截面含汽率计算式并被广泛应用。在沸腾传热方面:创立了国际上第一个脉动流动时的沸腾传热计算式,可用于光管和多种强化传热管,开拓了传热研究新方向。对过冷沸腾传热、稳定流动沸腾传热均有研究成果。在多相流测量方面:在林氏公式基础上,他首先解决了用一个元件同时测定两相流量和组分两个参数的国际难题并得到专利和应用,经济效益显著。
至今,林宗虎教授已获国家自然科学三等奖、国家教委科技进步一等奖及其它省部级科技奖12项和中国专利4项。他在国内外正式出版的著作有15部,其中由他独著或系第一作者的有《管路内气液两相流特性及其工程应用》、《强化传热及其工程应用》、《气液固多相流测量》、《气液两相流与沸腾传热》、《锅内过程》 和《锅炉测试》等9 部。发表论文近100多篇。已培养博士生15名、硕士生17名。

指导教师:曹子栋

曹子栋,男,教授,1966.7毕业于西安交通大学,全国锅炉标准化技术委员会委员。
研究领域: 多相流与传热,清洁能源燃烧,环境工程,高压全燃高炉煤气锅炉设计,分离式热管的设计
主要代表性论文:
1.沈月芬,曹子栋等. 英国B&W公司燃煤锅炉掺烧高炉煤气对热工参数的影响. 中国电力, 1997年第4期
2.沈月芬,邹诤,曹子栋等. 分离式热管蒸发段传热特性的实验研究. 西安交通大学学报,1996年第6期
3.曹子栋, 章燕谋. 浮头式废热锅炉转化气传热特性实验研究. 西安交通大学学报,1994年第6期
4.Shen Yuefen, Cao Zidong. An Investigation of Crossflow Mixing Effect caused by Grid Spacer with Mixing Blades in A Rod Bundle. Nuclear Engineering and Design. Fib, 1991
5.废热锅炉刺刀管换热元件中逆循环流动特定的实验研究. 西安交通大学学报, 1982年第1期
主要著作:
1.锅炉本体布置与计算. 西安交通大学出版社, 1990年10月
2.工业锅炉原理. 西安交通大学出版社, 1986年11月
3.锅炉测试技术. 西安交通大学出版社,1995年5月
专利:
1.带有再循环的分离式热管. 专利号 ZL93245949.8
2.层燃炉的涡流燃烧拱. 专利号 ZL93245947.1
3.全燃高炉煤气高压电站锅炉. 专利号 ZL97203451.x
主要成果及获奖情况:
1. 嵌入式铝翅片管高温换热器.1992.化学工业部科技进步三等奖
2. 天然气制合成氨转化气、变换气废热锅炉.1994.化学工业部科技进步二等奖

指导教师:车得福

车得福, 男,1962年11月生,教授。1983年、1986年、1990年分别获西安交通大学热能工程专业学士、硕士和博士学位。1989-1990以联合培养博士研究生身份赴新西兰奥克兰大学学习,1991.3-1991.7在陕西省工业锅炉厂实习,1995 -1996以高级访问学者身份赴美国洛杉矶加州大学(UCLA)进修。1998获陕西省优秀留学回国人员称号。曾任党支部书记、教研室副主任、系主任、副院长、科技处副处长兼技术成果转移中心主任。现任热能工程系系主任、锅炉研究所所长、全国高校机电类专业教学指导委员会委员兼热能工程专业指导小组秘书、陕西省机械工程学会理事、动力工程分委员会理事长、中国工程热物理学会副秘书长。给本(专)科生开"锅炉本体布置及计算"锅炉与锅炉房设备",给硕士生开设《气液两相流与沸腾传热》,给博士生开设《多相流及其进展》。研究方向为多相流与传热、化石燃料燃烧及其污染控制、锅炉及换热器设计。三项科研成果获省部级奖励,拥有两项专利。发表学术论文50余篇,著作两本。目前主持国家重点基础研究发展规划项目(973)《燃煤污染防治的基础研究》的二级课题《煤中氮的赋存形态及其迁徙规律》、《西安交通大学重点科研培植项目《中国西部沙尘水土迁徙的多相流动机理研究》、西安交通大学本科教学改革基金项目《锅炉原理英文教材、英语授课、多媒体教学一体化改革与实践》的研究以及多项来自企业的科研课题。获首批高等学校骨干教师资助计划的资助,资助的项目名称为《煤中有机硫的存在形态及其减排控制研究》。
Email:

指导教师:庄正宁,

庄正宁,男,籍贯:上海,1952年1月生,教授。1982年毕业于西安交通大学动力二系工业热工专业,获学士学位;1992年获西安交通大学热能工程专业硕士学位。给本科生开设"锅炉原理","锅内过程","锅炉本体布置及计算"、"节能与环境保护"等课程。承担和完成的科研课题有二十余项,拥有3项专利,发表学术论文20多篇,参编著作1本。培养硕士研究生2名,目前在读硕士研究生4名。曾担任热能工程系主任,现为热能工程系副主任。

主要研究兴趣为多相流与传热,能源转换与利用,环境科学与工程。
可招研究生的研究方向为:
● 多元混合介质的汽液与固液相变过程的研究。
● 储能技术与系统的研究。
● 强化传热。
● 高效换热器的研究与开发。

指导教师:王栋

王栋 男 1960年生,副教授。1982年毕业于西安交通大学电厂热能专业,1982年师从于西安交通大学林宗虎院士,1985年获硕士学位。1995年起在职攻读博士学位,2000年获博士学位。长期专著于多相流体流量测量技术研究,在该领域共获专利6件,发表相关研究论文12篇,合著专著一部,国家教委科技进步二等奖一项,西安交大科研成果奖两项。在研究过程中积极与胜利、辽河等油田合作,将研究成果应用到生产实际中。发明的湿蒸汽流量计和井下吸汽剖面测试仪已在油田得到应用。
主要研究热能动力、石油、化工、核能及环境工程内的多相流体的流动及传热规律。主要包括以下几个方面:
1.多相流体流量测试技术 油-气-水三相流计量技术及仪表,蒸汽-水流量计
2.油气安全混输理论和技术 段塞流的形成及防止,段塞流的检测
3.采油测井技术 井下吸汽、吸水及吸聚合物剖面测试技术,井下产液剖面测试技术
4.超临界流体技术 超临界机组的汽-固磨蚀,超临界流体技术在环保工程中的应用

指导教师:朱长新

朱长新,男,1962年8月出生,副教授。分别于1984,1989和1993年获西安交通大学热能工程专业学士、硕士和博士学位。1996年被聘为副教授。2000.1~2001.1做为国家公派访问学者赴美国康州大学(UConn)进修。主讲课程:《锅炉与压力容器用钢》,《环境保护与节能》等研究兴趣为:
微小尺度通道内流动与传热
新能源应用技术
强化传热与节能技术'
相变传热过程
发表论文20余篇。

指导教师:王妍芃

王妍芃,女,1965年3月生,汉族,辽宁鞍山人,中共党员,副教授,1986年获西安交通大学能源与动力工程系热能工程专业工学学士学位;1989年获西安交通大学热能工程专业硕士学位,毕业留校后一直从事多相流流动特性的研究,曾先后参加了多项国家及省、部属基金和横向课题的研究,取得了一系列的科研成果。主要参编著作《燃油燃气锅炉》。在国内外学术杂志上发表论文40多篇。
研究方向-气液两相流简介:
主要从事和气液两相流相关的传热与传质、多相流动流型、水循环原理,强化传热等方向的基础及应用性研究。对热能动力工程、石油、化工、冶金工程、环境工程等应用领域的重大研究项目进行多相流体动力学及其数值计算,并应用多相流测试技术来研究流体流动规律。多年来从事锅炉及热交换器的研制开发,曾独立完成热工领域的水循环程序计算。并从事新能源技术的研究和应用。

指导教师:赵钦新

赵钦新,男,1963年6月生,汉族,山东胶州人,中共党员,西安交通大学博士、副教授,1986年获西安交通大学能源与动力工程系热能工程专业工学学士学位;1989年获工程力学系实验力学专业硕士学位;1998年获西安交通大学材料科学与工程学院金属材料及热处理专业博士学位。主要著作有《燃油燃气锅炉》、《动力机械与设备制造工艺学》,参编《实用锅炉手册》。在国内外学术杂志上发表论文40多篇。目前担任中国机械工程学会高温材料及强度委员会委员、中国动力工程学会材料专业委员会委员和中国锅炉标准化技术委员会工业锅炉分会委员。
研究方向-气固两相流及交叉学科简介:
主要从事和气固两相流及能源、力学、材料交叉学科相关领域内燃烧与传热、清洁燃烧、燃料热解、流体及工程力学、超临界电站机组耐热材料等方向的基础及应用性研究以及能源、力学、材料跨学科的综合研究注重多学科交叉方向的综合研究。注重理论联系实际。研制开发的锅炉产品在全国五十多家企业获得推广应用;主持编制?quot;锅炉计算机辅助设计计算软件包"在全国二十多家企业获得应用;对"超临界机组材料T91"的研究取得突破性研究成果,科研项目多来源于重大工程实际,且研究成果能直接指导和服务于生产实际。

指导教师:王树众

王树众,男,1968年1月出生,副教授。1990年、1993年、1996年分别获西安交通大学热能工程专业学士、硕士、博士学位。1998年~1999年赴挪威能源技术研究所(IFE)做博士后。自1990年以来,一直从事热能工程、多相流和传热等方面的教学和科研工作。先后参与完成了多项国家及省、部属基金和横向课题的研究,发表相关学术论文二十余篇,获西安交通大学科技成果奖一项("段塞流工艺技术研究"),拥有做为独立发明人的国家专利一项,研制开发了我国第一个反映油气水多相混输特性的稳态计算机模拟软件。在热能工程领域,开发出基于Windows友好界面的燃油燃气炉CAD软件包一个,并开发出了具有国际先进水平的用于油田注汽开采(蒸汽吞吐和汽驱)的超临界压力蒸汽发生器。
本人主要研究方向:
多相流体动力学及其数值计算 (热能动力工程、石油、化工、冶金工程、环境工程以及生命血液流动等应用领域)
多相流测试技术及热工仪表开发
锅炉/加热炉设计和改造
强化换热技术:高效换热器设计和开发
新能源应用技术(太阳能、海洋能、地热能等)
给水及污水处理技术
CO2的流动和相变换热;超临界CO2萃取技术

刘成文的论文

代表性的论文如下:(1)刘成文,李兆敏,李希成. 壁面粗糙度对旋风分离器内流场影响的数值模拟. 环境工程学报. 2011年第10期 (in press)(2)刘成文. 从教师的视角谈成人高等教育教学工作. 科教文汇. 2010. 153(11)(下旬刊),p3+6(3)Chengwen Liu, Lianze Wang, and Qiusheng Liu. A universal approach for mean mechanical energy losses analysis. Chemical Engineering Science. 2006, 61(6):2085-2088. [SCI,EI](4)Chengwen Liu, Lianze Wang, and Qiusheng Liu. Experimental study and analysis on drag reduction mechanism of Repds in a cyclone separator. Chemical Engineering & Technology. 2006, 29(4):495-503. [SCI,EI](5)Chengwen Liu, Lianze Wang, Jianjun Wang, and Qiusheng Liu. Investigation of energy losses mechanism in cyclone separators. Chemical Engineering & Technology. 2005, 28(10):1182-1190. [SCI,EI](6)Jianjun Wang, Lianze Wang, and Chengwen Liu. Effect of a stick on the gas turbulence structure in a cyclone separator. Aerosol Science & Technology. 2005, 39(8):713-721. [SCI,EI](7)刘成文,王连泽,王建军,刘秋生. 减阻杆对旋风分离器流场特性的影响. 清华大学学报(自然科学版),2007年第2期. [EI](8)刘成文,李兆敏. LDV测量水射流流场的实验技术研究. 石油钻探技术. 2001,29(5):23-25(9)刘成文,李兆敏. 用Z值判断流态的临界状态摩阻值的分析. 石油钻探技术. 2000,28(6):6-7(10)刘成文,李兆敏. 锥形喷嘴流量系数和水力参数的理论计算方法. 钻采工艺. 2000,23(5):1-3(11)刘成文,李兆敏,王渊. 非牛顿流体在螺旋管内流动参数计算. 第五届全国多相流、非牛顿流、物理化学流学术会议论文集. 2000年,pp154-158(12) 李兆敏,刘成文. 高分子添加剂射流湍流特性的试验研究.石油大学学报. 1999,23(2):40-46. [EI](13)李兆敏,刘成文. 高分子添加剂射流结构特性的试验研究.钻井液与完井液. 1999,16(6):1-4

李海青的人物简介

曾参编过全国第一本高校统编仪表教材《热工测量仪表》(中国工业出版社1961年),曾主编和主审过《气动调节仪表》(上海人民出版社1975年)、《化工测量及仪表》(化工出版社1981年)、《自动化检测技术与装置》(化工出版社2004年)等教材。曾主讲“测量仪表”、“调节仪表”、“化工仪表及自动化”、“两相流检测技术”和“仪表可靠性估计”等5门本科生和研究生课程。作为学科带头人之一,带领仪表方向的教师成功申请了“自动化仪表与装置(1990年,现为“检测技术与自动化装置”)”硕士点和“检测技术与自动化装置”博士点(1996年)。1986年与原化工系陈甘棠教授一起联合国内各有关高校和科研院所的专家学者创立“多相流测试专业委员会”,并于当年在浙江大学召开了全国第一届多相流检测技术学术讨论会。目前该委员会已具有相当的国际知名度,已成功召开了7届国内学术会议和4届国际学术会议,对多相流检测技术的发展起了重要的推动作用。近20多年来,作为学科带头人在过程检测和自动化仪表领域,主持国家自然科学基金(包括重大基金子题)5项、国家教委博士点基金1项、浙江省自然科学基金2项,以及多项部省级科研项目。结合科研出版学术专著和教材7部,发表学术论文100余篇,获得授权发明专利4项,实用新型专利20项。培养博士16名,硕士15名。获省部级奖2项,1991年获联合国教科文组织(UNESCO)颁发的科技贡献奖(Plaque of Appreciation)。

多相流理论研究

随着水文地质科学的发展,地下水水流和溶质运移的理论也在不断发展。目前有关多相流理论的研究受到了水文地质学界的极大关注,许多学者认为这一领域的研究是水文地质学在21世纪的热点之一。

目前,对于地下环境中的水、溶质在单相的流体状态下的作用和运移问题的研究比较成熟,但实际上,水和溶质在地下的运移是一个非常复杂的体系,包括气—液—固的多相体系,有时还要考虑能量的变化和影响等问题。如不论应用何种模型进行地下水资源评价,含水层补给量的计算都非常重要,这就首先要考虑水在包气带的运移和作用,而水在包气带的运移就是一个水-气的多相流问题。在研究地下水中的污染质运移问题时,还要考虑污染物与介质的反应,即考虑固相问题。因此,多相流运移理论的研究对于地下水资源评价、地下水污染的模拟预报都具有重要的意义。

一、多相流理论研究的现状

目前国际上水文地质界对地下的多相流系统研究比较重视,特别是在溶质迁移方面,如对NAPL(Nonaqueous Phase Liquid,非水相液体)污染质的研究已成为水文地质学者研究的热点和前沿(H.J.Vermeulen,1996)。NAPL属于有机污染,与水非混溶,可来自石油、石油化工、农药、洗涤剂等等,范围非常广泛。NAPL在地下环境中的运移是一个非常复杂的问题,实际上它是一个气-水-NAPL-固多相体系。目前,国际上NAPL在包气带和含水层中运移的模拟模型较多,但大部分的模型所考虑的问题单一,仅就某一方面建立模型进行模拟。如Jacob Bear(1996)对潜水面上LNAPL(L表示light,轻非水相液体)透镜体运移的研究,利用垂向上水、LNAPL和气三相平衡分布的假设,建立了NAPL漂浮在潜水面上的物质平衡方程,并进行了模拟;Paul C.Reeves和Michael A.Celia(1996)建立了“空隙规模”的网络模型,对毛细压力、饱和度和相界面积间的关系进行了计算;Chiu-On Ng和Chiang C.Mei(1996)建立了模型模拟了包气带中VOC(挥发性有机物)的运移问题;Rainer Helmig(1996)建立了非均质孔隙介质中DNAPL(D表示dense,重非水相液体)运移的模拟模型,等等。

美国能源部太平洋西北实验室最近成功开发了“多相流地下运移”大型模拟模型软件,可用来解决复杂的、非线性、多相流、非饱和的水流、物质和能量等运移问题,它几乎涉及了绝大部分的污染质运移问题(M.D.White&M.Oostrom,1995)。“多相流地下运移”模型具有九个亚模型,分别为:水模型、水-气模型、水-气-能量模型、水-油模型、水-气-油模型、水-气-油-能量模型、水-盐模型、水-气-盐模型和水-气-能量-盐模型。每个亚模型都可独立使用,模型间也可共用一些模块。根据不同的具体问题,模型可以模拟一维、二维和三维流情形。

(一)水亚模型

主要考虑水和岩石介质的作用,可模拟饱和、非饱和情况下的地下水流问题和污染质运移问题。模型中物理参数可以是常数也可以随水相压力改变而变化,模拟层的饱和度(S)、渗透率(k)是由不同的S-k-p(p为压力)关系得到的。这种关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型的计算结果包括:水相压力、饱和度、水相达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(二)水-气亚模型

考虑水相、气相和岩石介质,模拟饱和、非饱和地下水流问题和溶质运移问题,并有气相参与。模型假设溶解的气相物质在气-液相间的转换符合亨利定律,被模拟的污染物质可以在液相和气相中运移。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型计算结果包括:水相和气相压力、饱和度、水相和气相达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(三)水-气-能量亚模型

模型同时求解水、气和能量守恒三个方程,与水-气亚模型的区别是增加了温度变量,在模型中考虑了热量的传输和转换。由于温度的变化,水相饱和度的变化范围增大。模型计算结果包括:水相和气相压力、温度、饱和度、水相和气相达西速度、热通量、溶质浓度和溶质通量。该模型还可以模拟冰冻过程,包括孔隙中水的冰冻过程,模拟中还考虑溶质浓度对冰冻的影响。

(四)水-油亚模型

考虑水、NAPL和岩石介质,模拟水、NAPL和其他溶质的饱和、非饱和运移问题。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。污染质可以在水和NAPL中运移。模型计算结果包括:水相和NAPL压力、饱和度、水相和NAPL达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(五)水-气-油亚模型

模型同时求解水、气和VOC质量守恒3个方程,可模拟水相、气相、NAPL和岩石系统的流动和溶质运移问题。模型考虑了 VOC和溶解的气体在不同相之间的转换,并假设这种相之间的转换达到平衡。被模拟的污染物质可以在液相、气相和NAPL中运移。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型计算结果包括:水相、气相和NAPL压力、饱和度、水相、气相和NAPL达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(六)水-气-油-能量亚模型

模型同时求解水、气、VOC和能量守恒方程,在水-气-油模型的基础上增加了温度变量。模型可模拟水-气-岩石系统中不同流体饱和程度下水和溶质的运移以及热能的转换。模型计算结果包括:水相、气相和NAPL压力、温度、饱和度、水相、气相和NAPL达西速度、热通量、溶质浓度和溶质通量。

(七)水-盐亚模型

模型同时求解水、盐质量守恒两个方程,可模拟饱和、非饱和情况下水流和溶质运移问题。这一模型的特点是:被模拟水流的物理特性随水中盐浓度的变化而变化,这与一般的溶质运移模型的假设不同。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。被模拟的污染物质(不是盐分)可以在液相中运移。模型计算结果包括:水相压力、饱和度、水相达西速度、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。

(八)水-气-盐亚模型

模型同时求解水和气质量守恒两个方程,在水-盐亚模型的基础上增加了气相的参与。盐分在水相中运移,并考虑其与介质的作用。盐分质量守恒方程与流动方程同时求解。模型假设溶解的气相物质在气-液相间的转换符合亨利定律。被模拟的污染物质(不是盐分)可以在液相和气相中运移,并与介质具有不同的作用。模型计算结果包括:水相、气相压力、饱和度、水相、气相达西速度、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。

(九)水-气-能量-盐亚模型

模型同时求解水、气和能量守恒3个方程,与水-气-盐模型的区别是增加了温度变量。在模型中考虑了热量的传输和转换。模型计算结果包括:水相、气相压力、温度、饱和度、水相、气相达西速度、热通量、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。该模型还可以模拟冰冻过程,包括孔隙中水的冰冻过程,模拟中还考虑溶质浓度对冰冻的影响。

这9个亚模型组成了“多相流地下运移”模型,它几乎涉及了饱和、非饱和、多相流等地下溶质运移和作用的全部过程,这一模型对边界条件的处理也具有很大的灵活性和实用性。对于水、气和VOC质量守恒方程,采用8种边界条件,分别为:Dirichlet、Neumann、零通量、初始条件、饱和、单位梯度、水力梯度和自由梯度;对于能量和溶质守恒方程,采用Dirichlet、零通量、初始条件、流出和流入5种边界条件。总之,这一模型具有很强的模拟功能和实用性。

二、存在的问题和未来发展趋势

首先,在目前多相流的研究中,多使用达西定律来描述气体的运动。虽然达西定律是地下水在含水层中运移的重要定律,但能否直接应用于描述地下气体的流动,以及如何确定相关参数仍是问题。此外,有关气相运移的模型在实际操作中仍有很大的不确定性,如初始、边界条件的确定,热力学反应参数的确定等。

此外,在非饱和带中,采用不同的S-k-p关系来描述其特性时,有的模型甚至有五六种关系可供选择,包括了滞后作用、包裹现象等等。但如何根据实际问题真实地反应包气带中气、NAPL和水之间的相互作用并给予描述,目前仍然是一个困难。

在多相流模拟模型研究中,实验室机理模拟尤为重要。如以前一直认为DNAPL一般只出现在含水层的底部,但经过室内模拟实验,发现DNAPL可以在包气带或含水层中渗透性能相对弱的层位或呈透镜体存在。此外,包气带中S-k-p的关系对于污染质运移的模拟至关重要,它的确定也需要大量的实验室工作。

以上多相流研究中存在的问题也正是未来研究的方向和发展趋势。许多学者实际上已经开始了上述领域的研究。

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