引 言

两相流的传热和流动特性与流型密切相关。研究[1-3]表明基于不同流型下的传热与压降预测关联式更准确，而目前大多数的关联式都没涉及流型的分类问题。另外流型与截面含气率也是两相流诱导振动过程的重要影响参数[4-6]。所以流型的确认是两相流传热流动机理与工程应用中的基础性工作。大量的学者研究了水平直管[7-8]、垂直直管[9]和倾斜管内[10-11]的流型图及其影响因素。但是弯管内流型的研究不多，如U形管及螺旋管等。因能改变流动方向和节省空间，U形管作为基本的流动与传热组件被广泛应用在蒸发器、冷凝器、蒸汽发生器等热交换器和两相输流管道中。U形弯头内流体受到离心力、重力和浮力等作用而产生二次流和复杂多变的流动形态，比在直管内的流动与传热复杂得多。因此很有必要对U形管内的气液两相流型特征进行深入研究。

目前，部分学者对不同结构U形管和不同流动介质的流动特性开展了可视化实验研究。Usui等[12-13]对空气和水在横向放置U形管内向上与向下流动时的流型、压降进行了研究。Wang等[14-15]对横向小管径U形管内空气和水的流动演变进行了可视化，观察到诸如层状流在下游恢复区暂时转变成环状流、逆流和气弹冻结等现象。Donaldson等[16]研究了弯曲半径对多 U蛇形微通道内空气-水两相流流型转变的影响。Pietrzak[17-18]实验研究了横向U形管内空气-水和油-水两相流的流型及截面含气率。Sharma等[19]对矩形和圆形 180°弯头内高黏度油和水两相流的流动特征进行了可视化实验。Da Silva Lima等[20-22]分别对U形管与蛇形管内制冷剂沸腾流动的流型进行了实验研究，得出制冷剂经受横向U形弯头的扰动后，其流型在下游很快得到恢复[20]。Mozafari等[23]对不同倾斜角度U形管内蒸汽冷凝的流型进行了实验研究。陈听宽等[24]对垂直向上U形管弯管内的流型过渡进行了研究。王芊等[25]比较了各种位置放置的U形管内空气和水两相流型。李晓平等[26]实验研究了半 U形管结构对水平测试段内空气-水流型的影响。邓冬[27]在较小气液表观流速范围内对竖直放置U形管上下游直管内氮气和水的两相流流型进行了可视化研究。鹿院卫等[28]对倒U形管内油气水三相流动的流型分布进行了实验研究。屈健等[29]针对微小蛇形振荡热管内的流动特性进行了可视化实验。另外De Kerpel等[30-33]定量研究了弯头对前后直管段流动特性的影响程度。结果表明弯头对下游的影响程度大于上游，下游范围为20D～60D，上游范围为10D～40D。所以U形弯头邻近直管段的压力梯度与远端直管段的压力梯度相比，必然具有很大差异。而目前大多数U形弯头压降的计算，都是用远端直管的压力梯度近似等效为邻近弯头直管段的压力梯度，这势必会产生较大的误差。因此很有必要研究U形弯头及其邻近直管段整体单元内的流型，以期得到更准确的U形管结构内两相流动和传热设计参数。

目前对U形管内流型的研究大多采用高速摄像可视化的方法，而这会带来很大的主观性尤其是在流型过渡的区域。所以，近年来较多学者利用压力、压降和含气率等流动特征参数的波动实现了两相流流型的识别。其中压降波动特性因含有丰富的流动细节特征及测试方便等优点而被广泛应用到气液两相流的流型识别上。如孙斌等[34]利用压降波动的PSD分布差异实现了水平管内气液两相流型的识别。白博峰等[35-36]用PSD方法分别对垂直向上直管内水-水蒸气和空气-水两相流的压降波动特性进行了分析并识别了典型流型。但是已有研究大多针对水平与垂直直管，很少见到横向U形弯头与邻近直管段整体（以下称为U形弯头单元）流型及压降波动特性的研究。在重力、离心力和二次流的共同作用下，U形弯头单元内气液两相流的压降波动特性与水平或垂直直管的相比必然有很大差异。因此，本文拟结合流动可视化与压降波动的特性实现U形弯头单元内流型的客观识别。

Application of nonionic surfactants in leather industry 9 54

1 实验方法

  

图1 U形弯头单元内气液两相流动实验系统Fig.1 Experimental system for air-water flowing through U-bend unit

  

图2 流动可视化与压降测试实验段Fig.2 Test section for flow visualizations and pressure drop measurements

实验循环流程如图1所示。空气由压缩机提供，配置了三种量程的气体转子流量计，并在空气进入气液混合器前加装止回阀以防止水流入空气流路。水量由离心泵提供，经Y形过滤器、涡轮流量计和流量调节阀进入气液混合器。转子流量计与涡轮流量计的精度分别为2.5级和1级。流动可视化与压降测试的实验段如图2所示。采用内径D=16 mm，弯曲半径R=100 mm的U形管，由直管段EP2、P3F和石英玻璃管段P2P3组成，横向U形管水平放置且两直管段在同一垂直平面内。取U形弯头与邻近20倍管径 P2P3段为可视化区域。可视化图像由 NAC公司生产的 HX-6高速摄像机记录。实验中在可视化段后侧布置两层硫酸纸并采用背光系统，以增强拍摄的清晰度。压力测点如图2中的P1～P3所示，由0.2级的扩散硅压力传感器测量，其响应频率为 500 Hz。压力信号由美国国家仪器NI数据采集系统记录。采样频率为200 Hz，采样时间为60 s。工作介质空气和水的表观流速范围分别为0.17～16.58 m·s−1和 0.10～2.03 m·s−1。实验在常温常压下进行。

2 典型流型及流型图

P(i)——压降波动信号的功率谱，kPa2·Hz−1

  

图3 分层-搅拌流图像及压降时间序列(Ul=0.15 m·s−1, Ug=0.33 m·s−1)Fig.3 Flow image and pressure drop time series of stratified-churn flow

  

图4 塞状-泡状流图像及压降时间序列(Ul=0.31 m·s−1, Ug=0.25 m·s−1)Fig. 4 Flow image and pressure drop time series of plug-bubble flow

  

图5 段塞-波形流图像及压降时间序列(Ul=0.31 m·s−1, Ug=3.80 m·s−1)Fig.5 Flow image and pressure drop time series of slug-wavy flow

  

图6 环状-波形流图像及压降时间序列(Ul=0.31 m·s−1, Ug=10.02 m·s−1)Fig.6 Flow image and pressure drop time series of annular-wavy flow

  

图7 环状弥散流图像及压降时间序列(Ul=0.31 m·s−1, Ug=16.58 m·s−1)Fig.7 Flow image and pressure drop time series of annular-dispersed flow

2.1 分层-搅拌流（stratified-churn）

分层-搅拌流发生在较小的气相和液相表观流速下。横向U形弯管内流体向上流动时其重力的切向分量与流动方向相反，且流体在小流速时主要受重力作用的支配。所以液相在弯头下部某一角度位置发生逆流而产生类似搅拌流（churn flow）的形式（图3）；逆流的液相在弯头底部和入口直管处不断积聚，待积累的液块足够多时快速地冲到弯头的最上部和出口直管段；此时单元内流体表现为分层运动，待入口直管段液体的惯性力较大时而重复上述过程。压降时间序列大量的锯齿和峰值恰好反映了逆流的混沌状态和积聚液块的猛冲现象。需要强调的是，受重力与离心力的共同作用，横向U形弯头单元内流型在低气相和液相表观流速下表现为特殊的分层-搅拌流，不同于水平直管时的分层流和垂直直管时的泡状和弹状流。

然而，越南战争却成了他一生的分水岭。当他看到“大批战斗机和轰炸机着陆、起飞，像山一般的巨大运输机卸下房子大小的重型武器”。他自信地想：这场战争怎么可能打不赢呢？后来才顿悟：“这不是一场战争，是一场疾病，是一场瘟疫。”美国在越战中注定是要失败的，应验了越南的一句老话：“铁砧的寿命比锤子长。”美国著名作家桑塔格在越南访问轰炸密集的乡村时，农民们有一个很普遍的做法是，每天去稻田时都扛上棺材，如果有人死去，他们就马上把他掩埋，其他人继续劳作，这样的国家，美国人要使之屈服，可能吗？[1]这是东西方历史文化差异的渊薮。

2.2 塞状-泡状流（plug-bubble）

如图4所示，此种流型总体表现为被液块分开的长气泡与液块交替地流过U形弯头单元。当长气泡到达U形弯头下半部分时，在重力作用下外侧的液层变慢并沿周向运动和聚积。一旦液体抵达内侧弯头时，长气泡被分割成两个小气泡。由于气液间界面剪切力和湍流脉动作用，在长气泡尾端产生很多小气泡并被带进液相中。小气泡的随机运动加强了液块的扰动。长气泡与液块间的交替运动和液块的扰动表现为压降波动的周期性与锯齿形。

2.3 段塞-波形流（slug-wavy）

气相表观流速的增大使得气相惯性力不断增加，从而在液弹中产生众多的小气泡。泡沫状的液弹开始以充满管的状态进入弯头下部。在离心力的驱动下，较重的液相在U形弯头中段沿管外侧流动（图5）。较强的气液界面间剪切力促使了液相界面的波动。当液弹快速流过U形弯头时，压降时间序列就会出现一个突跃的峰值；而压降波动中的锯齿状很有可能是由于气液界面的扰动引起的。

1985年联邦能源管理委员会（FERC）发布第436号法令，引入市场竞争机制，给予天然气的最终用户和生产商更多的选择机会。1993年美国通过立法，解除了天然气井口管制条令，放开天然气价格，力求市场竞争，以鼓励生产和消费天然气。目前美国天然气市场主体多元化，市场竞争激烈，上中下游及交易市场完全自由竞争（见图3）。

2.4 环状-波形流（annular-wavy）

随着气相速度的进一步增大，气相惯性力克服了液弹的重力作用，从而在U形弯的周向形成一层连续的液膜。持续增大的气液界面剪切力使得液膜产生比较明显的波动（图6）。由于重力的作用，入口直管段底部的液膜大于顶部；但是在离心力的作用下，U形管外侧及出口直管段上侧的液膜更厚。此种流型下的气相流速还不足以产生弥散的液滴，积聚的小液块周期性地流过U形弯头。快速的界面波动和小液块在压降波动曲线上表现为更短的周期及峰值的出现。

2.5 环状弥散流（annular-dispersed）

在非常高的气相流速下，液体沿管壁周向形成连续的液膜，管中心是夹带液滴的气核（如图7所示）。在流动过程中，夹带的液滴在弯头处也会产生回落沉积现象。在离心力与重力的综合作用下，液膜厚度沿周向呈现不均匀分布。周期性的液膜扰动波在压降时间序列中得到很好体现。

A组：用钨钢麻花钻将光固化树脂面打磨粗糙，用无油水气枪冲洗15 s，吹干;B组：35%磷酸酸蚀树脂面2 min，用蒸馏水冲洗20 s，吹干;C组：用钨钢麻花钻将光固化树脂面打磨粗糙，用无油水气枪冲洗15 s，吹干后35%磷酸酸蚀树脂面2 min，蒸馏水冲洗20 s，吹干。在未做处理的树脂面与3个表面处理组中各随机抽取1个光固化树脂面，干燥保存，留作试验后扫描电镜观察对比。

这时我不知从哪里涌上来一股胆气，我卯足劲朝里面大喊一声：住手！然后转身一个箭步向马兰家冲去。可是，冲下柴垛我就扑哧一声趴在了地上，刚才迈步的时候，我压根儿就忘了还站在柴垛上。这一下摔得真不轻，头上脸上立即火辣辣木胀胀的，猫抓一样疼。我朝脸上一摸，眼镜没了，额头上湿乎乎的，鼻子上也湿乎乎的，估计是出血了。不过那阵我也顾不上许多了，前摸后摸，还好摸到了眼镜，只是用胶布粘住的眼镜腿又摔没了。

2.6 流型图

（1）实验范围内发现了分层-搅拌流、塞状-泡状流、段塞-波形流、环状-波形流和环状弥散流等5种与水平直管和垂直直管不同的流型。受重力与离心力的作用，低气相和液相流速时的流型表现为非常特殊的分层-搅拌流，不同于水平直管时的分层流和垂直直管时的泡状和弹状流。

1995年，CBA联赛建立之初，彼时的市场环境跟如今大不相同。当时各队的人才交流，远不如现在那么自由，外援的水平也无法真正左右战局。所以，球队的真正实力如何，比的还是本土球员的阵容厚度。拥有强大人才储备的八一男篮，在当时扮演着统治者的角色。山东男篮帐下，以巩晓彬为代表的“三驾马车”，是联赛中少数能跟八一男篮一争高下的队伍。

  

图8 横向U形弯头单元向上流动流型图Fig. 8 Flow pattern map of experimental U-bend unit for upward oriented flow

由图8可知，受重力与离心力的作用，低气相和液相流速时的流型表现为非常特殊的分层-搅拌流，不同于水平直管时的分层流。水平管内流体以塞状流形式流入弯头单元时，弯头内塞状气泡的长度和小气泡的分布发生了变化，表现为塞状-泡状流。而当以段塞流形式流入时，在液相离心力、气相惯性力及气液剪切力的作用下，弯头单元内流型随气相表观流速的增加依次表现为弹状-波形流和环状-波形流。这也使得弯头单元内向环状流转变的气相表观流速较水平管时有较大的提前。从而高气速下水平管内的环状流在弯头单元内发展成了环状-弥散流。可见，横向U形弯头单元内的流型分布与直管相比具有较大的差异。

3 压降波动特性及流型客观识别

由上述分析可知，压降波动与U形弯头单元内流型密切相关。下面分别用统计、频谱等信号处理方法来探讨压降波动特性及流型的客观识别。

3.1 统计分析

D——管内径，mm

 

 

该系统通过了稳定性测试验证，实现了在CFBR-II堆上的中子注量率效应试验考核，获得了器件的辐射损伤数据。结果表明，研制的直流增益在线测量系统可满足不同中子注量率范围的测量要求，具有较高的测量精度和可靠性，为晶体管器件的中子注量率增强效应研究提供了重要的测试手段。

  

图9 不同流型下压降波动的标准偏差Fig. 9 Standard deviation of pressure drop fluctuations for different flow regimes

3.2 功率谱分析

功率谱密度（PSD）揭示了时域信号能量的频域分布，并可以突出信号频谱图的主频率。时域信号先是通过快速傅里叶变换后除以时间长度得到能量谱密度，此能量谱密度在时间上平均就得到功率谱。通过Origin软件中的快速傅里叶变换（FFT）模块得出U形弯头单元内压降波动信号的功率谱。

图10（a）～（i）列出了U形弯头单元内典型流型下压降波动的PSD特性。如图10所示，不同流型下 PSD的能量峰值和频率分布特性有较大差异。对于分层-搅拌流[图10（a）、（b）]，PSD 表现为低频下（0.1～0.5 Hz）的多尖峰分布；随着频率的增加，呈现出非常小能量尺度的多峰分散特性。由此种流型的流动结构与压降波动特性（图3）可知，液相的逆流、积聚并猛冲过U形弯头的重复过程产生PSD的尖峰分布，而逆流现象产生的间歇泉混沌状态是PSD存在多峰分散特性的主要原因。

塞状-泡状流的 PSD[图10（c）、（d）]呈现出 1 Hz左右高能量的单峰与1～10 Hz内低能量的离散多峰分布。由图4可知，塞状-泡状流中的气相以长气泡和离散小气泡形式存在。液塞与长气泡交替流过U形弯头而表现为准周期性特征，从而产生低频单峰现象；液塞内部的小气泡所表现出的随机混沌特征是产生离散的多峰分布的重要原因。随着气相流速的增加，小气泡逐渐聚集成长气泡。比较图10(c)和(d)，第一主频从1.1 Hz左移到0.75 Hz，且主频下的功率值变大，离散的频率范围变小变弱。这表明流动复杂性降低，长气泡流动的准周期性得到强化而离散小气泡的混沌特性减弱。

对于段塞-波形流的 PSD[图10（e）、（f）]，多个能量相当的主频出现在0.25、0.8、1.5和3 Hz左右；在1～10 Hz范围内表现为能量较高的离散多峰分布。这正反映了此流型的流动特征（图5）。气相流速的增大使得气相惯性力和湍动能不断增加，气泡变得更细和更不规则，形状与大小各异的气泡分布在液弹中流动。在离心力的驱动下，较重的液相在U形弯头中段沿管外侧流动；较强的气液界面间剪切力促使了液相界面的波动。因此压降波动表现为较为分散的频谱特性。而高速的液弹及气弹间隔地流过U形弯头单元产生了多个区分明显的主频分布。其中，液弹与气弹的长度、形状、速度，气液界面的波动频率与幅度，以及气泡在液弹中的分布都会受到气液两相表观流速的影响。所以图10（e）、（f）的PSD分布有微小差异。

环状-波形流的功率谱[图10（g）、（h）]在宽频带0.5～15 Hz范围内呈现离散分布特征，且峰值范围为2～5 Hz。此时的PSD分布与其流动特征（图6）密不可分。因为环状-波形流下持续增大的气液界面剪切力使液膜产生很明显的波动，同时此时的气相惯性力还不足以导致弥散小液滴的产生，积聚较多气泡的小液块以准周期性的规律流过 U形弯头。

从图10（i）可以看出，环状弥散流PSD在低频0.3 Hz时呈现高能量的单尖峰分布。由图7中的流动形态及压降波动特性可知，在环状弥散流时，气液两相间的相互作用相对比较稳定；相对规则的气液界面扰动波、液滴夹带与回落是导致周期性压降波动的主要原因。综上所述，与压降波动的标准偏差相比，其PSD特征能够更好地反映U形弯头单元内不同流型的流态演变特征及动力学特性。

3.3 流型的客观识别

  

图10 不同流型压降波动的PSD分布Fig.10 PSD distributions of pressure drop fluctuations for different flow regimes

依据3.2节压降波动的功率谱特征，可以识别U形弯头单元内的典型工况流型。但随着流动工况的变化，气泡、液弹、液膜在U形弯头单元内部的运动速度、频率及分布特征必然有所变化。所以对于非平稳工况尤其是特别不稳定的流型过渡区，3.2节中总结的典型流型下的主频与峰值分布特征将会出现一定的误判，也不利于工业现场的在线流型识别。因此，很有必要进一步提取压降波动信号PSD分布的其他特征。

偏度与峰度分析了信号的高阶矩信息，对信号分布的变化更加敏感，同时也是无量纲化后的数值。压降波动信号PSD分布的偏度与峰度可表示为

4.提供富含维生素B1的全价饲料，添加优质青草、发芽谷物、麸皮、米糠或饲用酵母等。幼龄动物给予足量的全奶或酸奶，或根据动物的生理需要及时在日粮中添加或补充硫胺素，剂量按每千克饲料添加5～10 mg计算。（由于维生素B1缺乏会引起极度厌食，有时试图通过在饲料中添加进行治疗效果不佳）。

强化他汀药物预防经皮冠状动脉介入术后造影剂肾病发生的临床观察…………………… 程仁力 尚亚东孙彤 等（4）514

 

式中，P(i)是压降波动信号x(n)的功率谱。

 

 

图11（a）、（b）分别统计了U形弯头单元内126个压降波动 PSD分布的偏度与峰度值随气液表观流速比的变化。

图9示出不同流型下压降波动的标准偏差分布。如图所示，段塞-波形流的标准偏差最大，主要是因为高速液弹间隔快速地冲过U形弯头，产生较大的压降突跃。而小液速下的塞状-泡状流和环状-波形流因其相对稳定的流动而产生较低的标准偏差。但是总体来看，多个流型的标准偏差值存在重叠现象，无法很好地体现流型的流动演变特征；标准偏差也不能很好地识别U形弯头单元内流型，尤其是在高气液表观流速比的工况下。

从图11可以看出，偏度或峰度与气液表观流速比组成的二维平面图被聚类分成了5个区域（Ⅰ～Ⅴ），可有效识别不同的流型。表1和表2详细地总结了基于偏度（峰度）和气液表观流速比的流型判别准则。依据以上准则，U形弯头单元内流型转变的两个关键气液表观流速比分别为1和13；对实验126个工况进行流型识别，共有10个工况发生误判，识别率为 92.1%。而发生误判的工况多数发生在流型转变区域附近，考虑到流型的转变是一个渐进的过程，所以这种定量客观识别U形弯头单元内流型的方法是非常可行的，为两相流工程应用中的在线流型识别提供了新的方法与依据。

  

图11 不同气液表观流速比下压降波动PSD分布的偏度和峰度Fig.11 Skewness and kurtosis of PSD distribution of pressure drop fluctuations for different gas-liquid superficial velocity ratios

 

表1 基于偏度和气液表观流速比的流型判别准则Table 1 Flow regimes identification based on skewness of PSD and gas-liquid superficial velocity ratio

  

Flow regimes Skewness Ug /Ul plug-bubble 5—25 ＜ 1 stratified-churn ＞10 1—13 slug-wavy ＜10 1—13 annular-wavy ＜ 7 ＞13 annular-dispersed ＞20 ＞13

 

表2 基于峰度和气液表观流速比的流型判别准则Table 2 Flow regimes identification based on kurtosis of PSD and gas-liquid superficial velocity ratio

  

Flow regimes Kurtosis Ug /Ul plug-bubble 50—500 ＜1 stratified-churn ＞140 1—13 slug-wavy ＜140 1—13 annular-wavy ＜60 ＞ 13 annular-dispersed ＞400 ＞ 13

4 结 论

本文利用可视化技术并结合压降波动规律对空气和水在横向放置U形弯头单元内向上流动时的流型进行了客观识别，分析了不同流型的压降波动特性并提出了定量识别流型的新方法，得到如下结论。

依据上述典型流型特征及压降波动规律，绘制了空气和水在内径16 mm和弯曲半径100 mm横向U形弯头单元内向上流动时的流型图，并与水平管内Mandhane流型图进行了比较，如图8所示。图中不同形状的点代表实验流型，黑色实线是Mandhane流型图的流型分界线。

（2）压降波动的功率谱（PSD）分布比标准偏差能更好地反映U形弯头单元内不同流型的流态演变特征及动力学特性。

（3）压降波动PSD分布的偏度或峰度与气液表观流速比的结合可以定量客观地识别U形弯头单元内的流型，其中流型转变的气液表观流速比为1和13。此结果可为工业现场弯曲通道内两相流流型的在线识别提供指导，也为其他两相流工程应用中的流型识别提供了新的方法与依据。

符 号 说 明

标准偏差代表了压降偏离平均值的波动程度，定量地反映了不同流型流动的稳定性与复杂性。标准偏差的计算方法如式（1）、式（2）所示。

g ——重力加速度，m·s−2

矿区构造较发育，以断裂为主，褶皱不明显。朱阳关—夏馆—大河深断裂带从矿区北部穿过，该断裂带南带为秦岭岩群与刘山岩组地层的分界。另外，在郭庄组和雁岭沟组地层接触带产出的推覆构造，带内岩石较破碎。

为更加客观地确定U形弯头单元内流型，在较宽的气液表观流速下，同时开展了流动可视化和压降波动的实验测量。可视化发现横向U形弯头单元内流型与水平管的更相近，所以采用水平管广泛使用的流型术语进行定义。在实验范围内，向上流动的横向U形弯头单元内典型流型确定为如下5种，即分层-搅拌流（stratified-churn）、塞状-泡状流（plugbubble）、段塞-波形流（slug-wavy）、环状-波形流（annular-wavy）和环状弥散流（annular-dispersed）。其流动图像及压降时间序列如图3～图7所示。下面分别对每种流型的特征作简要描述。

——功率谱的平均值，kPa2·Hz−1

R——弯曲半径，mm

S——压降波动的标准偏差，kPa

激光多普勒测速仪以其测速精度高、动态响应快、空间分辨率高等优点，广泛应用于航空、航天、交通等领域，也可用于卫星间的通信，测距等应用中[1-4]。激光多普勒测速仪大多直接利用激光的多普勒效应来获取目标速度，激光的多普勒频移较大，待测速度为1 m/s时，多普勒频率就能达到兆赫兹量级，当待测速度达1 000 m/s以上时，多普勒频移将超过108Hz，极大增加了测速系统的信号处理难度[3]。

U——流体表观流速，m·s−1

x(n)——压降波动的时间序列，kPa

——压降波动时间序列的平均值，kPa

3.1 拆卸：拆掉所有皮带并擦净，并检查其坏损情况，记清皮带位置标记，涂滑石粉挂机库内阴凉通风处保管，拆下发电机，大灯等主要电器，妥善保管。拆下蓄电池存放在室内对其进行充电。冬季注意保温防冻。

σ ——功率谱的标准偏差，kPa2·Hz−1

下角标

g——气相l——液相

References

[1] WOJTAN L, URSENBACHER T, THOME J R. Investigation of flow boiling in horizontal tubes(Ⅱ): Development of a new heat transfer model for stratified-wavy, dry out and mist flow regimes[J].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2005, 48: 2970-2985.

[2] QUIBEN J M, THOME J R. Flow pattern based two-phase frictional pressure drop model for horizontal tubes(Ⅱ): New phenomenological model[J]. International Journal of Heat Fluid Flow, 2007, 28: 1060-1072.

[3] 张井志, 李蔚. 水平圆形与方形微小通道内 R134a冷凝数值模拟[J]. 化工学报, 2016, 67(5): 1748-1754.ZHANG J Z, LI W. Numerical simulation of condensation in horizontal circular and square minichannels using R134a[J]. CIESC Journal, 2016,67(5): 1748-1754.

[4] PETTIGREW M J, KNOWLES G D. Some aspects of heat exchanger tube damping in two-phase mixture[J]. Journal of Fluids and Structures,1997, 11: 929-945.

[5] 马晓旭, 田茂诚, 张冠敏, 等. 水平管内气液两相流诱导振动的数值研究[J]. 振动与冲击, 2016, 35(16): 204-210.MA X X, TIAN M C, ZHANG G M, et al. Numerical investigation on gas liquid two phase flow induced vibration in a horizontal tube[J].Journal of Vibration and Shock, 2016, 35(16): 204-210.

[6] 黄素逸, 蒲十周. 汽液两相流中流体诱导振动的研究[J]. 化工学报, 1992, 43(6): 760-763.HUANG S Y, PU S Z. Flow-induced vibration in gas-liquid flow[J].Journal of Chemical Industry and Engineering (China), 1992, 43(6):760-763.

[7] MANDHANE J M, GREGORY G A, AZIZ K. A flow pattern map for gas-liquid flow in horizontal pipes[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1974, 1(4): 537-553.

[8] WEISMAN J, DUNCAN D, GIBSON J, et al. Effects of fluid properties and the pipe diameter on two-phase flow pattern in horizontal lines[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1979,5(6): 437-462.

[9] TAITEL Y, BORNEA D, DUKLER A E. Modelling flow pattern transitions for steady upward gas-liquid flow in vertical tubes[J].AIChE Journal, 1980, 26(1): 345-354.

[10] BARNEA D, SHOHAM O, TAITEL Y, et al. Flow pattern transition for gas-liquid flow in horizontal and inclined pipes: comparison of experimental data with theory[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1980, 6(3): 217-225.

[11] 曹夏昕, 阎昌琪. 倾斜管内气液两相流流型的实验研究[J]. 核动力工程, 2005, 26(6): 572-575.CAO X X, YAN C Q. Experimental study of gas-liquid flow pattern in inclined pipe[J]. Nuclear Power Engineering, 2005, 26(6): 572-575.

[12] USUI K, AOKI S, INOUE A. Flow behavior and pressure drop of twophase flow through C-shaped bend in vertical plane(Ⅰ): Upward flow[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 1980, 17: 875-887.

[13] USUI K, AOKI S, INOUE A. Flow behavior and pressure drop of twophase flow through C-shaped bend in vertical plane(Ⅱ): Downward flow[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 1981, 18: 179-190.

[14] WANG C C, CHEN I Y, YANG Y W, et al. Two-phase flow pattern in small diameter tubes with the presence of horizontal return bend[J].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, 46: 2975-2981.

[15] WANG C C, CHEN I Y, LIN Y T, et al. A visual observation of the airwater two-phase flow in small diameter tubes subject to the influence of vertical return bends[J]. Chemical Engineering Research and Design,2008, 86: 1223-1235.

[16] DONALDSON A A, KIRPALANI D M, MACCHI A. Curvature induced flow pattern transitions in serpentine mini-channels[J].International Journal of Multiphase Flow, 2011, 37(5): 429-439.

[17] PIETRZAK M. Flow patterns and gas fractions of air-oil and air-water flow in pipe bends[J]. Chemical Engineering Research and Design,2014, 92: 1647-1658.

[18] PIETRZAK M. Flow patterns and volume fractions of phases during liquid-liquid two-phase flow in pipe bends[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2014, 54: 247-258.

[19] SHARMA M, RAVI P, GHOSH S, et al. Hydrodynamics of lube oilwater flow through 180° return bends[J]. Chemical Engineering Science, 2011, 66: 4468-4476.

[20] DA SILVA LIMA R J, THOME J R. Two-phase flow patterns in U-bends and their contiguous straight tubes for different orientations, tube and bend diameters[J]. International Journal of Refrigeration, 2012, 35:1439-1454.

[21] WU H L, PENG X F, YE P, et al. Simulation of refrigerant flow boiling in serpentine tubes[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer,2007, 50(5): 1186-1195.

[22] YANG Z, PENG X, YE P. Numerical and experimental investigation of two phase flow during boiling in a coiled tube[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2008, 51(5): 1003-1016.

[23] MOZAFARI M, AKHANVAN-BEHABADI M A, QOBADIAREAEE H, et al. Experimental study on condensation flow patterns inside inclined U-bend tubes[J]. Experimental Thermal and Fluid Science,2015, 68: 276-287.

[24] 陈听宽, 杨志华, 王芊. 垂直 U 型管两相流流型和传热研究(Ⅰ)∶U型管弯管段两相流流型转变[J]. 化工学报, 1985, 36(4): 426-434.CHEN T K, YANG Z H, WANG Q. Two-phase flow and heat transfer in vertical U-shaped tubes (Ⅰ): Flow pattern transitions in the bend[J].Journal of Chemical Industry and Engineering (China), 1985, 36(4):426-434.

[25] 王芊, 陈听宽. 不同位置放置的 U-型管内气液两相流流型转换的研究[J]. 西安交通大学学报, 1985, 19(6): 105-116.WANG Q, CHEN T K. An investigation on flow pattern transitions of gas-liquid two-phase flows in U-shaped bends of various arrangements[J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 1985, 19(6):105-116.

[26] 李晓平, 宫敬, 沈建宏. 立管严重段塞流控制方法实验研究[J]. 中国海上油气, 2005, 17(6): 416-420.LI X P, GONG J, SHEN J H. Experimental study on the control method of severe slug flow in riser[J]. China Offshore Oil and Gas, 2005, 17(6):416-420.

[27] 邓冬. 回转弯道对竖直 U型管内液氮流动与传热的影响研究[D].上海: 上海交通大学, 2014.DENG D. The influence of return bend on the liquid nitrogen flow and heat transfer in U-tubes[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University,2014.

[28] 鹿院卫, 钱焕群, 孙贺东, 等. 倒U形管内油气水三相流动流型分布的研究[J]. 油气储运, 2004, 23(1): 29-33.LU Y W, QIAN H Q, SUN H D, et al. The experimental study on the flow patterns of oil-gas-water three phase flow in inverse U tube[J]. Oil& Gas Storage and Transportation, 2004, 23(1): 29-33.

[29] 屈健, 吴慧英, 唐慧敏. 微小型振荡热管的流动可视化实验.[J].航空动力学报, 2009, 24(4): 766-771.QU J, WU H Y, TANG H M. Flow visualization of micro/mini pulsating heat pipes[J]. Journal of Aerospace Power, 2009, 24(4): 766-771.

[30] DE KERPEL K, AMEEL B, HUISSEUNE H, et al. Two-phase flow behaviour and pressure drop of R134a in a smooth hairpin[J].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012, 55(4): 1179-1188.

[31] PADILLA M, REVELLIN R, WALLET J, et al. Flow regime visualization and pressure drops of HFO-1234yf, R-134a and R-410A during downward two phase flow in vertical return bends[J].International Journal of Heat Fluid Flow, 2013, 40: 116-134.

[32] DE OLIVEIRA P M, STRLE E, BARBOSA JR J R. Developing airwater flow downstream of a vertical 180◦ return bend[J]. International Journal of Multiphase Flow, 2014, 67: 32-41.

[33] DE KERPEL K, DE SCHAMPHELEIRE S, DE KEULENAER T, et al. Two-phase frictional pressure drop and flow behaviour up and downstream of a sharp return bend[J]. Applied Thermal Engineering,2016, 93: 824-838.

[34] 孙斌, 周云龙, 陆军. 水平管气液两相流流型压差波动的 PSD特征[J]. 仪器仪表学报, 2003, 24(4): 377-378.SUN B, ZHOU Y L, LU J. PSD characteristics of the differential pressure fluctuation of gas-liquid two-phase flow in a horizontal pipe[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2003, 24(4): 377-378.

[35] 白博峰, 郭烈锦, 赵亮. 垂直上升管汽液两相流型的压差波动特征识别[J]. 化工学报, 1999, 50(6): 799-805.BAI B F, GUO L J, ZHAO L. Identification of flow regimes in vertical upward steam-water two phase flow using differential pressure fluctuations[J]. Journal of Chemical Industry and Engineering (China),1999, 50(6): 799-805.

[36] 白博峰, 郭烈锦, 陈学俊. 空气-水两相流压差波动研究[J]. 中国电机工程学报, 2002, 22(3): 22-26.BAI B F, GUO L J, CHEN X J. Fluctuating differential pressure for airwater two-phase flow[J]. Proceedings of the CSEE, 2002, 22(3): 22-26.