机械工程学报

作者：袁晓明, 王储, 朱轩, 张立杰

单位：1. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室 秦皇岛 066004;2. 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004;3. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027

关键词：气液混合流体,动态体积弹性模量,理论模型,含气率,压力；

基金：国家重点研发计划重点专项（2018YFB2001201）、国家自然科学基金（51805468）、河北省自然科学基金青年科学基金（E2017203129）、浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金课题（GZKF-201820）和燕山大学基础研究专项青年课题（16LGB001）资助项目。

体积弹性模量是气液混合流体的基本属性之一，但现有模型与流体压缩和膨胀过程中动态体积弹性模量的匹配度仍有待进一步提高。采用集中参数法，以完全空化模型为基础，结合改进的Henry定律和气体多变过程方程，确定气液混合流体动态体积弹性模量理论模型（Model1）。计算结果表明，由于压缩和膨胀过程中混合流体中自由气体的含量不同，动态体积弹性模量出现较为明显的“迟滞”现象，在相同压力下，压缩过程的计算结果均小于膨胀过程。由参数影响分析可知，不论是压缩过程还是膨胀过程，压力变化周期相同时，初始含气率越高，相同压力下的动态体积弹性模量越小；初始含气率相同且压力高于空气分离压时，压力变化周期越长，相同压力下的动态体积弹性模量越大，且当压力超过空气分离压的时间足够长时，气液混合流体所含空气完全溶解，体积弹性模量基本保持不变。将试验结果与Model1模型、三种稳态模型和另一种动态模型（Sakama模型）进行对比，在压缩与膨胀过程中Mode1模型与试验数据间的拟合优度分别为0.976 3和0.985 9，Sakama模型与试验数据间的拟合优度为0.969 7和0.952 1，说明Mode1模型与试验结果更接近，提高动态体积弹性模量预测的准确性。本项研究可为气液混合流体动态体积弹性模量的准确计算提供理论依据。

来源：2020年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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