竖直圆管内泡状流界面参数分布特性

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垂直管气液两相流的典型流型及其特点

垂直管气液两相流的典型流型及其特点
垂直管气液两相流有以下典型流型及其特点：
1. 气泡流：气泡在液相中移动，气泡之间没有明显的连通通道。

特点是气泡间的溶贯度很小，气泡间相互独立，流动方式较为混合。

2. 泡状流：气泡在液相中移动，气泡之间有连通通道。

特点是气泡间的连通通道存在，气泡间的相互作用较为明显，流动方式呈现泡状。

3. 床层流：液相中存在气泡和液滴，气泡和液滴之间排列整齐，自顶向下连续排列。

特点是床层内气泡和液滴存在明确排列顺序，流动方式较为稳定。

4. 液膜流：气泡在液相中移动，气泡周围形成稳定的液膜。

特点是气泡周围存在均匀的液膜，气泡表面积较大，流动方式较为平稳。

5. 液滴流：液相中存在气泡和液滴，气泡和液滴之间排列较为混乱。

特点是液滴和气泡在流动中相互碰撞并合并，流动方式较为动态。

这些典型流型及其特点可以根据流体性质、流速、管径等因素进行调节，对于工业和科研领域的气液两相流研究具有重要意义。

圆管紊流断面上的速度分布

圆管紊流断面上的速度分布把流体视为一系列的粒子，流体在空间上的运动是由它们互相受力作用的结果。

因此，关于流动过程的研究，尤其是对流体在空间上的流动特性的理解，对于进行流体力学研究工作至关重要。

而圆管紊流断面上的速度分布，是一个重要的内容。

圆管紊流断面上的速度分布，是指圆管断面上，流体的分布规律，以及流体速度的变化情况。

简而言之，就是要研究圆管断面上流体的流量分布，速度的分布情况，以及流量和速度之间的关系。

圆管紊流断面上的速度分布，是一种复杂的现象，它由以下几方面决定：第一，紊流的特性本身；第二，圆管断面的形状，如圆管管径、圆管壁厚度等；第三，流体的流速；第四，流体的密度和粘度；第五，流动中的动力学状态；最后，紊流断面上可能存在的阻力或流通损失。

因此，圆管紊流断面上的速度分布，是由紊流的特性、圆管断面的形状、流体的流速、流体的密度和粘度以及动力学状态和阻力损失共同决定的。

圆管管径直径比和壁厚比对速度分布有很大的影响，即改变圆管断面的形状，就会对速度分布产生影响。

另外，流速也是重要的影响因素，流速增加时，流体的分布更加均匀，同时也会改变速度分布。

最后，流体的密度和粘度也会影响速度分布，随着粘度的增加，速度分布会变得更加集中和不均匀。

尽管流体在圆管断面上的速度分布是一个复杂的过程，但就其本质而言，圆管紊流断面的速度分布的基本特征可以简单地用均匀分布模型以及非均匀分布模型来说明。

在实际测量中，两种模型可以用来描述流体在断面上的速度分布；除此之外，还可以用模拟方法来计算速度分布，以及圆管断面上的流动场。

另外，对于圆管紊流断面上的速度分布的研究，采用数值模拟也是一个行之有效的方法。

数值模拟可以精确地反映流体在空间上的运动特性，而且可以考虑到紊流断面上可能存在的动力学状态和阻力损失，以及不同流体参数对流动场的影响。

从上面可以看出，圆管紊流断面上的速度分布是一个复杂的现象，研究它会有助于我们更好地理解流体在空间上的流动特性。

圆管层流过流断面上的速度分布规律

圆管层流过流断面上的速度分布规律好啦，今天咱们来聊聊“圆管层流过流断面上的速度分布规律”这个话题。

你听着，别看这个名字长得吓人，其实它的意思不复杂。

你有没有注意过水流过管道时，水流的速度是不均匀的？中间快，旁边慢，边缘的速度几乎为零，这就跟咱们的日常生活有点关系了。

要是你以前开过车，知道高速公路上车速快得飞起，而旁边的小路上车速慢得像蜗牛一样。

是不是有点像这种感觉？其实不管是水流还是空气流动，它们在管道里的速度分布，都遵循着一定的规律，尤其是在层流状态下。

什么是层流？大家可以想象一下，如果你拿一根吸管，往里面吹气，那气流就像是有序的在管子里顺着一条条路走的样子，每一层流体都没有打乱、互相交织，彼此很规矩地排好队。

这就叫做层流。

层流通常发生在流速比较低的情况下，流体分子像一群讲究秩序的小伙伴，乖乖地按顺序流动，互相不打扰。

速度分布嘛，也就有点像一座小山坡，中间速度最快，两边的速度慢，靠近管壁的地方几乎停滞了。

你不信？你就试试把一根吸管插进水里，慢慢吹气，你会发现气泡慢慢往中间集中，周围的水几乎没动。

这样的速度分布规律，形象地说，就是一座平缓的小山，山顶最快，山脚最慢。

那这个规律又是怎么来的呢？其实就像你走路一样，走得越快，路中间的空气压力就越大；走得越慢，空气就越均匀。

流体在管道里流动时也是这样。

管道的中心，水流的动能多，速度自然就快；而管壁处，由于管道的摩擦力，水流被“拖慢”了，速度就像慢动作一样。

那为什么层流的时候速度会是这样的分布呢？就像我们玩游戏一样，有的人快、有的人慢，有的人在最前面带路，有的人可能就跑得慢一些。

水流在管道内流动时，不同的速度层会互相影响，底层的慢慢加速，而顶层的快则慢下来，直到它们找到一个平衡点，这个时候就出现了速度分布的“山型曲线”。

话说回来，这种速度分布在实际应用中可有用着呢！比如，咱们很多水管、油管、气管都是圆形的，想要控制流体流动的速度，尤其是当流速不算特别快时，了解速度分布规律就非常重要。

竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性的分析

关键词：流动沸腾；液氮；两相流；传热；汽化ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．０４３８ — １１５７．２０１４．０２．０１３
中图分类号：ＴＫ１２４
文献标志码：Ａ
文章编号：０４３８～１１５７（２０１４）０２ —０４６０ —０８
摘要：实验研究了竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性，分析壁面温度、流体温度、干度以及传热系数沿实验段管程的变化规律，考察热通量、质量流量和入口压力对液氮两相流动传热特性的影响。针对实验工况分别采用Ｃｈｅｎ、Ｋｌｉｍｅｎｋｏ、Ｓｈａｈ以及Ｌｉｕ．Ｗｉｎｔｅ￣ｏｎ关联式对传热系数进行预测，并将实验结果与预测结果进行比较，对不同
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｌｉｑｕｉｄｎｉｔｒｏｇｅｎｌｆｏｗｂｏｉｌｉｎｇｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌｔｕｂｅ．Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｕｉｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｉｎｔｈｅｌｆｏｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔｌｆｕｘ．ｉｎｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｍａｓｓｌｆｕｘｏｎｔｈｅｌｆｏｗｂｏｉｌｉｎｇｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｍｃｉｅｎｔｓｗａｓｅｘａｍｉｎｅｄ．ＦｏｒｕｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｙＣｈｅｎ，Ｋｌｉｍｅｎｋｏ，Ｓｈａｈ，ａｎｄＬｉｕ．Ｗｉｎｔｅｒｔｏｎｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｌｏｆｗｂｏｉｌｉｎｇｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｏｒｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｎｇｅｓｏｆｈｅａｔｒａｔｎｓｆｅｒｃｏｅｍｃｉｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｏｕｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓａｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．ＴｈｅＫｌｉｍｅｎｋｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓａｒｅｍｏｒｅａｄａｐｔａｂｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅｗｈｏｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．

圆管流动过流断面切应力分布

圆管流动过流断面切应力分布在流体力学中，圆管流动是一种常见且重要的流动形式。

当液体或气体通过圆管时，流体会在管道内产生切应力分布。

本文将探讨圆管流动中流断面的切应力分布特点。

圆管流动的切应力分布是指流体在管道内沿径向的切应力分布情况。

一般来说，圆管流动中的切应力分布是非均匀的，即在管道断面上不同位置的切应力不同。

这是由于流体在管道内沿径向的速度分布不均匀引起的。

在圆管流动中，流体靠近管道壁面处的流速较慢，而靠近管道中心轴线处的流速较快。

这种速度分布导致了切应力分布的非均匀性。

具体来说，在管道的中心轴线处，切应力较小；而靠近管道壁面处，切应力较大。

这是因为流体靠近管道壁面处的摩擦力较大，所以切应力也相应增大。

切应力的分布特点对于圆管流动的研究具有重要意义。

首先，切应力的分布会影响流体在管道内的流动状态。

当切应力分布不均匀时，流体的流动状态也会受到影响。

其次，切应力的分布也会影响管道的阻力。

当切应力分布不同，阻力也会不同。

因此，对于圆管流动的研究中，切应力的分布特点是需要考虑的重要因素之一。

为了研究圆管流动中的切应力分布特点，科学家和工程师们进行了大量的实验和数值模拟。

通过这些研究，他们发现切应力的分布与流体的黏度、流速、管道的直径以及管道壁面的粗糙度等因素相关。

例如，当流速增大时，切应力的分布趋向于均匀；当管道直径增大时，切应力的分布趋向于不均匀。

此外，管道壁面的粗糙度也会对切应力的分布产生影响。

圆管流动中流断面的切应力分布是一个复杂而重要的研究课题。

切应力的分布特点对于流体的流动状态和管道的阻力有着重要的影响。

通过对切应力分布的研究，可以更好地理解圆管流动的特性，并为相关工程设计和流体力学研究提供理论依据。

希望未来能有更多的研究能够深入探索圆管流动中切应力的分布规律，为工程实践和科学研究提供更有效的参考。

重力热管泡状流工况的定量描述

重力热管泡状流工况的定量描述
重力热管是一种利用液体在重力场中自然循环的热传递装置。

在重力热管中，液体在热管内部形成泡状流，这种流动状态对于热传递和流体力学性能的研究具有重要意义。

泡状流是指在液体中形成气泡的流动状态。

在重力热管中，液体在热管内部受到加热后膨胀，形成气泡，然后在重力作用下上升，最终在热管的冷端冷却后收缩。

这种气泡的形成和运动对于热管的热传递性能和流体力学性能都有很大的影响。

为了定量描述重力热管中的泡状流工况，可以采用一些流体力学参数来描述。

其中，最常用的参数是气泡尺寸和气泡速度。

气泡尺寸是指气泡的直径或体积，可以通过实验或数值模拟来测量。

气泡速度是指气泡在液体中的运动速度，可以通过高速摄像技术来测量。

除了气泡尺寸和气泡速度，还可以采用一些其他的参数来描述泡状流工况，比如气泡频率、气泡形态、气泡分布等。

这些参数可以帮助研究人员更全面地了解泡状流的特性和行为。

总之，重力热管中的泡状流工况是一个复杂的流动状态，需要采用多种参数来进行定量描述。

这些参数可以帮助研究人员更深入地了解泡状流的特性和行为，为热管的设计和优化提供重要的参考。

管道内的流速分布

管道内的流速分布导言：管道是一种常见的输送工具，广泛应用于工业、建筑、农业等领域。

在管道中，流体的流速分布对于流体的输送效率和管道的安全运行至关重要。

本文将探讨管道内的流速分布特点及其影响因素，以及一些常见的改善方法。

一、流速分布特点在管道内，由于摩擦阻力的存在，流体的流速分布呈现出一定的规律。

通常情况下，管道内的流速分布可分为以下几种情况：1. 匀速流动：当流体在管道中以恒定的速度流动时，流速分布均匀，呈现出平行的流线，没有明显的速度梯度。

2. 局部加速和减速：在某些特定的情况下，管道内的流速可能会发生局部的加速或减速。

这种现象通常是由于管道的几何形状变化或流体与管壁之间的摩擦阻力不均匀所引起的。

3. 边界层效应：在管道内，靠近管壁的一层流体速度较低，称为边界层。

边界层的存在会导致管道内流速分布不均匀，呈现出速度梯度。

边界层的厚度取决于流体的黏度和管道的光滑度。

二、影响因素管道内的流速分布受到多种因素的影响，以下是一些常见的影响因素：1. 管道的几何形状：管道的直径、长度、弯曲程度等几何参数会影响流体的流速分布。

通常情况下，管道直径较大、长度较短、无明显弯曲的管道内的流速分布较为均匀。

2. 流体的黏度：流体的黏度决定了流体与管壁之间的摩擦阻力大小。

黏度较大的流体在管道内的流速分布不均匀程度较高。

3. 入口和出口条件：管道的入口和出口条件对于流速分布也有一定的影响。

入口处的速度分布情况、出口处的压力条件等都会影响管道内的流速分布。

4. 管道壁面特性：管道壁面的光滑度、粗糙度等特性对于流速分布有一定影响。

光滑的管道壁面会降低摩擦阻力，改善流速分布。

三、改善方法为了改善管道内的流速分布，提高流体的输送效率，可以采取以下一些方法：1. 优化管道设计：合理选择管道的几何参数，如直径、长度、弯曲程度等，可以减少流体在管道中的摩擦阻力，改善流速分布。

2. 使用流速调节装置：在管道中安装流速调节装置，如节流阀、调节阀等，可以通过调整流道的截面积来改变流体的流速分布。

竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟

第４卷第２５期
２１年２０１月
原
子
能
科
学
技
术
Ｖ０．５ＮＯ２Ｉ４，．
Ｆｅ．２１１ｂ０
ＡｔｍｉｅｇｉｎｅａｃｏｌｙｏｃＥｎｒｙＳｃｅｃｎｄＴｅｈｎｏｇ
竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟
关于竖直圆管内超临界水传热特性数值模拟的标准题计算，到了与试验值符合较好的结果。通过研得
究发现：切应力输运（Ｓ模型可较好地反映超临界水的传热特性，对网格敏感，适当的网格相剪ＳＴ）但需匹配，当值的选取可能与超临界水所处的状态有关。这些结论对超临界水传热特性的数值模拟有指适
性质随温度变化剧烈，致其传热特性非常复导杂，此，管国际上已有几十年研究技术继承性好等优点，因而引起了国
内外研究者的广泛关注。南于超临界水的物理
ＡｂｔａｔＵｓｎｓｒｃ：ｉｇＣＦＤ（ｍｐｕａｉｎａＦｌｉｙａｉｓｃｄｅ，ｎｕｅｉａｎｖｓｉｔｏＣｏｔｔｏｌｕｄＤｎｍｃ）ｏｍｒｃｌｉｅｔｇａｉｎｓｏｅｔｒｎｓｅｈａｉｒｏｕｒｒｔｃｌｎｈａｔａｆｒｂｅｖｏｆｓｐｅｃｉｉａｗａｅｅｅｃｎｔｒｗｒｏｄｕｃｅｔｄ

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竖直圆管内泡状流界面参数分布特性刘国强;孙立成;阎昌琪;幸奠川;田道贵【摘要】The experimental study was performed on characteristics of interfacial parameters radial distribution of air-water bubbly flow by using a two-head optical fiber probe in a vertical circular tube with the inner diameter of 50 mm .The gas and liquid superficial velocities cover the ranges of 0.004-0.05 m/s and 0.071-0.283 m/s , respectively . T he results show that the local interfacial area concentration (IAC ) , bubble frequency and void fraction nearly have the same distribution ,that is ,the three interfacial parameters almost keep constant along radius except in the near wall region w here it falls to a low value with a low gas velocity ;as the gas velocity increasing ,the interfacial parameter has a peak value in the core region of circular tube . In the experiment ,few bubble coalescence and breaking up occur ,and the bubble Sauter mean diameter distribution in the radial direction is approximately uniform and changes little with gas and liquid velocities .The lateral bubble force in cross section is considered to explain the local parameters distribution pattern .%采用双头光纤探针对内径为50 m m竖直圆管内空气-水两相泡状流界面参数径向分布特性进行了实验研究。

气液两相表观速度变化范围分别为0.004～0.05 m/s和0.071～0.283 m/s。

结果表明，竖直管内向上泡状流局部界面面积浓度（IAC ）、空泡份额及气泡频率径向分布相类似，即气相流速较低时管道中间很大范围内以上3个局部界面参数几乎恒定，近壁区迅速下降到较低值；随气相流速的增加，局部界面参数在管道中心出现峰值。

本实验中气泡聚合与破碎现象较少发生，索特平均直径沿径向近似均匀分布，且随气液两相流速变化很小。

通过气泡横向受力解释了局部界面参数分布的影响机理。

【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P1176-1181)【关键词】双头光纤探针;泡状流;界面参数分布;气泡受力【作者】刘国强;孙立成;阎昌琪;幸奠川;田道贵【作者单位】哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨 150001; 四川大学水力水电学院，四川成都 610065;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TL334气液两相流动现象广泛存在于油气运输、化学工程、热能动力工程及核电工业等领域。

泡状流作为最为典型和基本的一种气液两相流动形式，研究者对其两相流动压降特性等做了大量研究[1-2]。

两相流动系统中，尽管宏观平均参量一致，但局部界面参数却不同，由此可能会导致局部传热传质能力的改变，沸腾通道中，局部参数的改变甚至会带来传热恶化。

因此有必要对空泡份额、气泡频率及界面面积浓度等界面参数的局部分布特性进行研究。

界面面积浓度，即单位体积内两相流中分界面的面积大小，决定了相间发生质量、动量和能量传输的能力，同时也是构筑两流体模型的重要参数。

获得准确界面面积浓度实验数据、构建界面疏运模型，是两流体模型能否得到更广泛应用的关键；空泡份额反映两相流系统中气相分布特性，也是热工水力设计的重要参数之一。

光纤探针因其响应频率高、精度高，被广泛用于局部参数测量[3-9]。

孙波等[6]采用光纤探针对内径50 mm和100 mm竖直圆管内界面面积浓度径向分布规律进行了研究，但对于内径50 mm管内其他界面参数径向分布规律并未进行研究。

本文借助自行研制的光纤探针及光学测量系统，对内径为50 mm的圆管内泡状流局部界面参数分布特性进行研究。

1 光纤探针及光电转换系统光纤探针测量法是利用探头端面处于气相和液相不同介质时反射光强度不同来实现探头对气液两相介质的辨别[7]，其测量原理如图1所示。

光纤探头处于气液两相不同介质时，反射光经光纤信号转换及放大系统处理后，分别转变为高电势和低电势的电压信号。

前后探头信号上升起始点的时间差，即为气液界面经过前后探头端面的时间间隔。

光纤探头采用3层不锈钢毛细管进行保护，既可减小探头对流场的干扰，又能抵抗气泡造成的震动。

光纤耦合器将光源产生的激光等分成4束激光，分别作为4个探头的光源。

同时耦合器将反射光等分为两组，一组进入光电探测器，经多级放大后输出电信号至采集系统，另一组返回光源。

图1 光纤探针测量原理示意图Fig.1 Scheme of optical fiber probe measurement2 实验回路实验回路主要由水回路和气回路组成，如图2所示。

去离子水和空气压头分别由离心泵及空气压缩机提供。

入口压力(表压0.1 MPa)由减压阀控制。

混合腔内均布140个φ0.5 mm的不锈钢毛细管，确保入口处气泡大小接近，发泡均匀。

水流量和气流量分别采用精度为0.2级和1级精度的质量流量计及玻璃转子流量计测得。

距实验段入口1 200 mm及1 700 mm处安装有精度为0.04级的压力传感器，自制双探头光纤探针固定在L/D=20(L为探针位置到实验段入口的距离，D为有机玻璃管径)的位置，以保证光纤探头处于管道内气液两相流体的充分发展段内。

气液两相温度由标准温度计测量，水温在回水口取样测量，气温以室温为准。

探针距实验段入口1.2 m，在其定位及驱动机构的作用下沿半径方向从中心线向壁面设置11个测点，测点与中心线的距离ri(i=0，…，11)与实验段内径R的比值分别为0、0.16、0.32、0.44、0.56、0.68、0.76、0.84、0.88、0.92和0.96。

液相表观速度为0.071～0.283 m/s；气相表观速度为0～0.05 m/s。

图2 实验回路简图Fig.2 Scheme of experimental loop3 实验数据处理实验过程中，局部空泡份额通过探针的前端探头信号便可获得，其原理详见文献[6-7]。

为验证探针测量结果的准确性，将局部空泡份额按同心圆环面积加权平均后得到的平均空泡份额，与通过压降法计算得到的平均空泡份额进行比较。

压降法基本原理如下：压力传感器的位置分别为L/D=24和L/D=34。

本实验条件下，通过压力传感器测得的压差Δp主要由两部分构成：Δp=Δpg+Δpf(1)由于摩擦压降Δpf小于总压降Δp的1%，可忽略，而重位压降为：Δpg=(ρgα+ρl(1-α))gΔh(2)式中：ρl为液体密度；ρg为气体密度；α为空泡份额；Δh为两压力传感器之间的距离。

联立式(1)和(2)可得截面平均空泡份额为：α=(ρlΔp/gh)/(ρl-ρg)(3)通过计算发现，探针测量值与压降法获得的平均空泡份额的相对误差在±10%以内(图3)，说明用光纤探针测量的空泡份额在实验误差范围内。

气泡频率指单位时间内通过局部测点的气泡数，处理时直接统计单位时间内前端探头信号出现高电势的次数。

局部界面面积浓度ai处理采用Kataoka等[10]推荐的方法：ai=4Nt·/[1-cot 0.5α0ln(cos 0.5α0)-tan 0.5α0ln(sin 0.5α0)](4)其中：Nt为前端探头处气泡频率；vz为轴向界面速度，由前后探头间距除以界面依次经过前后探头的时间间隔得到；α0为界面速度方向与主流流动方向的最大概率夹角，由主流方向界面速度的均值和标准偏差σz求得。

(5)图3 探针和压降法获得的空泡份额比较Fig.3 Comparison of void fraction obtained from probe measurement and gravitational pressure drop根据文献[9，11]对光纤探针测量原理及其误差的分析，发现影响探针准确度的原因主要是两光纤探针头部的轴向距离以及两探头之间的径向距离。

其中，确定光纤探针头部的距离主要是为了提高探针获得气泡直径处于3～9 mm气泡的有效气泡率，而控制两光纤探针的径向距离主要是为了减少由于气泡横向运动以及气泡曲率对气泡同时通过前后探头的气泡损失率。

为了获得准确的实验数据，本实验两光纤探针头部的轴向距离以及两探头之间的径向距离分别固定在0.9～1.2 mm及0.4～0.8 mm之间。

对于空泡份额较低的情况，采用高速摄影的方法能更加准确地获得空泡份额的大小，因此在低气流量下文献[10]对分别采用高速摄影及自研光纤探针两种获得的空泡份额的方法进行了比较，发现两者的实验相对偏差在10%之内。

4 实验结果分析4.1 局部界面参数径向分布竖直状态下向上泡状流局部空泡份额、气泡频率和界面面积浓度等局部参数径向分布相类似，如图4所示。

气相流速较低时，在管道中间很大范围(0<ri/R<0.80)内，局部界面参数变化缓慢，ri/R>0.80时，迅速下降到较低值。

当液流速不大于0.142 m/s且气相流速较高时，界面参数径向分布呈明显“核峰型”分布。