气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流研究的任务书.docx

气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流研究的任务书
一、研究目的
气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流涉及流体的动力学特性与流量分布，对于理解多相流动现象、设计工业生产过程中的管道输送系统、消除管道堵塞障碍等方面具有重要意义。本次研究的目的即是从理论及实验角度探讨气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动的规律性，建立相关的分析模型，为相关领域提供合适的理论基础。
二、研究内容
（一）相关理论介绍
1.非牛顿流体理论介绍
2.气体非牛顿幂律流体的特性
3.两相流动的特性及其宏观物理量表达方法
（二）数学模型建立
1.气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动模型
2.模型推导及数学分析方法
3.计算机模拟及分析方法
（三）实验方案设计
1.实验设备及参数设置
2.实验流程及数据采集方法
3.实验结果采集及统计处理
（四）数据分析及结论总结
1.实验数据分析及处理
2.结果分析和结论总结
三、研究方法
本次研究采用“理论分析-计算模拟-实验验证-数据分析”的系统研究方法，具体如下：
（一）理论分析
基于气体非牛顿幂律流体和两相流动理论，建立相应的数学模型，推导模型数学公式，分析模型的物理意义及数学特征，从而为后续的计算模拟和实验验证打下基础。
（二）计算模拟
基于计算流体力学(CFD)方法，对数学模型进行计算模拟，通过数值求解来模拟气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动的过程，获取相关结果。
（三）实验验证
采用实验验证的方法，通过实验测量方法获取气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动数据，并与计算模拟的结果进行对比，验证计算模拟的准确性及可靠性。
（四）数据分析
将实验数据进行分析及处理，得到相应的数据分析结果。深入探讨实验结果的物理意义及特征，为研究和解决实践中存在的问题提供有效的参考依据。
四、实验方案设计
（一）实验设备及参数设置
实验设备包括：
1.气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动实验装置
2.实验用管道
3.流量计、压力计等测量仪器
实验参数设置：
1.倾斜角度：15°、30°、45°、60°、75°
2.管道直径：10mm
3.入口气体速度：1m/s
4.入口液相速度：0.5m/s
5.气体含量：10%、20%、30%、40%、50%
（二）实验流程及数据采集
1.启动实验装置，流体混合后从实验用管道的一侧进入。
2.通过流量计、压力计等测量仪器等同步记录流量、压力等实验数据。
3.改变倾斜角度和气体含量，重复以上步骤1-2，记录相关数据。
（三）实验结果采集及统计处理
记录所得实验数据，使用统计学方法对数据进行分析。根据实验数据及其分析结果研究气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流的规律性。
五、预期成果
1.建立气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动分析模型
2.探究实验数据与数学模型的相关性，基于数值模拟的方法分析其流场特性
3.总结分析气体非牛顿幂律流体两相倾斜管流动的基本规律及影响因素
4.为管道输送系统相关设计提供理论依据和建议
5.论文撰写，于有关学术期刊中发表相关学术论文。
六、时间计划
本次研究需要约6个月的时间。
第1个月：相关理论收集和分析
第2-4个月：数学建模和计算模拟
第5-6个月：实验研究及结果统计分析
七、研究经费及材料
研究经费主要用于购买相关实验设备和材料，所需经费预计约50万元。研究所需材料主要包括：气体非牛顿幂律流体、实验用管道等。