三、本课程的其他教学环节 无。
四、考核方式 成绩为百分制。考试内容基本覆盖全部授课内容。
第一章 绪 论
1.1 两相与多相的定义与分类
两相流就是指必须同时考虑物质两相共存且具有明显相界面的 混合物流动力学关系得特殊流动问题。
在不同的学科中，根据研究对象的不同特点，对相各有特定的说 明。比如物理学中，单相物质的流动称为单相流，两种混合均匀的气 体或液体的流动也属于单相流。同时存在两种及两种以上相态的物质 混合体的流动就是两相或多相流。在多相流动力学中，所谓的相不仅 按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等来区分，即不同的化 学组成、不同尺寸和不同形状的物质都可能归属不同的相。在两相流 研究中，把物质分为连续介质和离散介质。因为颗粒相可以是不同物 态、不同化学组成，不同尺寸或不同形状的颗粒，这样定义的两相流 不仅包含了多相流动力学中所研究的流动，而且把复杂的流动概括为 两相流动，使问题得到简化。此外还有动力学意义上的相及物理上的 相。
4
气力输送的流型 4 、稀相输送时颗粒群在直管中运动微分方程
6. 4 气力、水力输送能量损失估算
6.5 固体颗粒在流体中的沉降分离与旋流分离
第七章 两相流动的测量技术与实践
7.1 汽液两相流的测量
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7.2 气固两相流的测量
7.3 多相流测量实践
4 针对课堂讲授内容的总结，问题讨论、教学效果探讨及答疑备考
气体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气固两相流。 严格的说，固体颗粒没有流动性，不能作流体处理。但当流体中 存在大量固体小粒子流时，如果流体的流动速度足够大，这些固体粒 子的特性与普通流体相类似，即可以认为这些固体颗粒为拟流体，在 适当的条件下当作流体流动来处理。引入拟流体假设后，气固两相流 动就如同两种流体混合物的流动，可以用流体力学、热力学的方法来 处理问题，使两相流的研究大为简化。又由于其假定的前提，使用拟 流体假设时要特别注意适用条件。处理颗粒相运动时，某些方面把其 看作流体一样，但另一些方面则必须考虑颗粒相本身的特点。 3. 液固两相流 液体和固体颗粒混合在一起共同流动称为液固两相流。如工程大 量使用的水力输送等。 4. 液液两相流 两种互不相溶的液体混合在一起的流动称为液液两相流。油田开 采与地面集输、分离、排污中的油水两相流，化工过程中的乳浊液流 动、物质提纯和萃取过程中大量的液液混合物流动均是液液两相流的 工程实例。 5. 气液液、气液固和液液固多相流
一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用
多相流体力学及其测量在动力、化工、石油、制冷、宇航等一系列工程中均 得到重要应用。多相流体力学是一门较为年轻的学科，是流体力学的一个重要分 支，至今只有数十年的历史。主要研究气液、液液、气固、液固、气液固或气固 液等多种流体在管内或管外流动时（有换热的或无换热的）的流动型态、流动阻 力、流动稳定性、多种流体的混合、分离和在并联管中的分配均匀性等问题。对 于这些流动机理及多相流体测量技术均属国际有关前沿课题，有广阔的发展空间 和创新领域。对于发展现代或未来的创新工程具有重要的理论和实用意义，并可 取得重要经济效益。
展初期，很多方面仍然停留在不同传统行业中特定条件下的经验总 结，都还依赖于经验数据，而且数据的分散性还很大。故而可以说要 使两相与多相流动真正成为一门独立成熟的科学，还有很艰难很遥远 的路程要走。
1.3 多相流的研究和处理方法
与普通流体动力学类似，研究两相流问题的方法可以分为理论研 究和实验研究两方面。由于许多两相流动现象、机理和过程目前还不 甚清楚，许多工程设计都只能依靠大量观察和测量建立起来的经验关 系式，因此，实验研究与测量在两相流领域目前仍占据着无可替代的 首要地位。
气体、液体和固体颗粒混合在一起的流动称气液固三相流；气体 和两种不能均匀混合、互不相溶的液体混合物在一起的共同流动称为 气液液三相流；两种不能均匀混合、互不相溶的液体与固体颗粒混合 在一起的共同流动称为液液固三相流。
1.2 多相流体力学的发展史
18 世纪中叶瓦特发明蒸汽机以来，工业事故的时常发生促使人们 研究锅炉内的水循环和传热问题。早在 1877 年 Boussinesq 就已经较 系统地研究明渠水流中泥沙的沉降和输运。19 世纪末和 20 世纪初， 已经有相关论文的发表，有的甚至论及了气液两相流体流动时发生的 脉动问题。1910 年 Mallock 研究过声波在泡沫液体中传播时强度的衰 减。1920~1940 年间，发表了有关气液两相流不稳定性以及锅炉水循 环中气液两相流动问题的经典性研究论文。两相流的名词在 1949 年 已见诸文献。50 年代后，随着动力工业中高温高压参数的引入和宇航 工业及商用核电站的发展，大量有关气液两相流与传热的研究论文开 始出现，有关两相流边界层、激波在两相混合介质中的传播、空化理 论、流态化技术、喷管流动等方面的研究论文也显著增加。从 1948~1949 年 Lokhart 和 Matinelli 等人先后提出气液两相流摩擦阻力 计算的 Lokhart—Matinelli 参数及经验方法到 1961 年 Streeter 主编的 《流体动力学手册》用专门一节介绍两相流。20 世纪 60 年代后，越 来越多的学者从不同的家度探索了描述两相流运动规律的基本方程。 因此，两相流体力学作为一门独立的学科可以说已经形成，并正在迅 猛发展中。但总的来说，两相流动力学的理论还很不成熟，尚处于发
4．3 气液两相的截面含气率
1、一维二速度模型 2、二维一速度模型 3、二维二速度模型
4．4 汽液两相流压降的经验方法
第五章 气液环状流动的解析分析
5．1 概述
5．2 三角关系式及其简化
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5. 3 摩擦压降与空泡率的关系
5．4 液体夹带
5．3 摩擦压降的计算
第六章 气固、液固两相流
6．1 固体物料颗粒的特性
工程具有重要的理论和实用意义，并可取得重要经济效益。 林宗虎教授在热能、核电、石化等工程的重要理论-气液两相流与
传热学科领域取得多方面开创性成果。在气液两方面： 他创建的两 相流孔板流量计算式可通用于各种压力、不同组分、多种两相流体和 变压力工况，被国际上推荐为最佳式，称林氏公式，并被收入国内外 6 本著作，被引用数十次。他首先对Ｕ型管内两相流体压力降型脉动 机理进行系统研究,创建其 计算程序和脉动判别法并解决过电站锅炉 严重脉动问题。他创建了 3 种两相摩阻计算法和一种截面含汽率计算 式并被广泛应用。在沸腾传热方面：创立了国际上第一个脉动流动时 的沸腾传热计算式，可用于光管和多种强化传热管，开拓了传热研究 新方向。对过冷沸腾传热、稳定流动沸腾传热均有研究成果。在多相 流测量方面：在林氏公式基础上，他首先解决了用一个元件同时测定 两相流量和组分两个参数的国际难题并得到专利和应用，经济效益显 著。
通过本课程的学习，可使学生掌握两相共存时流体力学中基本理论、基本概 念，以及在土木工程领域的具体应用以及表现形式；了解国内外研究动态；在多 相流领域寻求科技创新点。
二、本课程的主要内容，各章节内容及学时如下表：
时数
教学 ( 授 课 或 讨 论 ) 内 容
第一章 绪 论
1．1 两相与多相的定义与分类
从理论分析方法来看，仍然存在微观和宏观两种观点。 微观分析法就是从分子运动论出发，利用 Boltzman 方程和统计平 均概念及其理论，建立两相流中各相的基本守恒方程。微观分析法可 以在描述流动问题上有许多概念上的优点，可以比宏观的连续介质理 论给我们更多的知识，但由于物理上和数学上的许多困难，目前还不 能使用分子运动论来处理任何实际流动问题。 宏观分析法就是以连续介质假设为基础，将两相流中各相都视为 连续介质流体，根据每一相的质量、动量和能量宏观守恒方程以及相 间相互作用，建立两相流的基本方程组，再利用这些两相流基本方程 去研究分析各种具体的两相流问题。 从宏观观点分析两相流的方法又可以分为 3 类。 1. 扩散模型法
假定过程处于平衡状态，用平均的守恒方程进行描述，类似低通 滤波的方法。
上诉 3 种方法的共同点就是不考虑局部的和瞬时的特性，仅考虑 相界面上流体微粒集中的相互作用，即宏观动力学。
1.4 两相流的课题研究
本课程主要研究气液、液液、气固、液固、气液固或气固液等多 种流体在管内或管外流动时（有换热的或无换热的）的流动型态、流 动阻力、流动稳定性、多种流体的混合、分离和在并联管中的分配均 匀性等问题。对于这些流动机理及多相流体测量技术均属国际有关前 沿课题，有广阔的发展空间和创新领域。对于发展现代或未来的创新
多相流体力学 讲义
市政环境工程学院
《多相流体力学》教学内容及要求
课程名称：多相流体力学 英文名称：Multi-phase Fluid Mechanic 学 分：2 总 学 时：36 开课单位：市政环境工程学院 建筑热能工程系 授课对象：水力学与河流动力学专业研究生、供热供燃气通风及空调工程专
业研究生 课程要求：必修课、任选课、 先修课程：流体力学、传热学、工程热力学 参考教材：（1） 《两相与多相流体动力学》 郭烈锦 编著，西安交大出版 社 （2）《两相流体力学》 孔珑 主编，高等教育出版社；（3）《两相流体力学》 王慕贤 主编，哈工大出版社, （4）《两相流与沸腾换热》 鲁钟琪 编著，清华 大学出版社；
1．2 多相流体力学的发展史
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1．3 多相流的研究和处理方法
1．4 国内多相流领域的最近研究课题
1．5 多相流中的专用术语及常见参数
第二章 多相流相场空间结构
2．1 概 述
2．2 相速度和相含率分布
1、 微分分析法 2、积分分析方法
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2．3 流型及其转变特性
1、气液两相流流型及流型图
2、 流型转变界限积机理
本课程为水力学专业研究生的必修课、建筑环境与设备工程专业重要的选修 课课之一，主要用于增强学生的专业理论水平，拓宽学生的知识面，了解本领域 的国内外研究动态，提高科技创新能力，训练学生利用所学理论解决实际工程实 际的能力和原始创新能力。