激光测厚与数值模拟：水平管外降膜流动的液膜特性

本文主要探讨了"水平管外降膜流动的膜厚测量和数值模拟"这一主题，由何茂刚、范华亮、王小飞和吕凯四位作者在西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室完成，发表于2010年9月的《西安交通大学学报》第44卷第9期。研究采用了激光诱导荧光法（LIF）与数字图像处理技术相结合，对在常温和常压条件下，水在水平光滑管和Turbo-CIl强化管外的降膜流动中，液膜厚度随流量、管周角度以及液体分布装置（布液高度）的变化进行了深入测量。 实验结果显示，液膜厚度呈现出明显的周向差异：水平管上半周的液膜厚度较下半周厚，而且随着角度的增加，上半周的液膜厚度会沿顺时针方向逐渐减小，而在下半周，液膜厚度变化相对较小。液膜最薄点通常出现在水平管下半周接近90°的位置。液膜厚度与流量呈正相关，即流量增大时，液膜厚度也会增加；而与布液高度则呈现负相关，随着布液高度的增加，液膜厚度减小。 此外，文章还通过Fluent软件进行了二维数值模拟，对单根水平管外的流动进行了模拟分析，并将计算结果与实验数据进行了对比。模拟结果验证了实验观察，证实了液膜厚度波动性，上半周的波动幅度较大，而Turbo-CIl强化管外的液膜表面波动相较于光滑管要小，这体现了强化管对外界扰动的抑制效果。 这项研究不仅提供了实测数据，还为理解和优化水平管外降膜流动的流动特性提供了定量依据，对于热交换器设计、蒸发过程控制等工程应用具有重要意义。关键词包括“水平管”、“膜厚测量”、“激光诱导荧光法”和“数值模拟”，中图分类号为TKl72，文献标志码为A，文章编号为0253-987XC2010)09-0001-05。整体来看，这项工作在实验技术和数值模拟方法的结合上，展示了对复杂流体流动现象的深入理解。