【学术成果】梁法春教授团队在气液螺旋流演化及调控机制方向取得最新进展

近日，我院梁法春教授团队在气液螺旋流演化及调控机制方向取得最新进展，相关研究成果《Experimental investigation of swirler-induced liquid film spatiotemporal behavior in horizontal gas–liquid swirling flow》发表在《Separation and Purification Technology》。《Separation and Purification Technology》是分离纯化领域的国际顶尖期刊（SCI二区TOP, IF=9.0）。论文第一作者为博士研究生金曼青，通讯作者为梁法春教授，ok138cn太阳集团为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金（52176165）、山东省自然科学基金（ZR2025MS793）等联合资助。

图1  论文首页

螺旋流的液膜对流动能耗损失、传热传质性能以及气液分离效率方面具有关键影响，然而旋流器诱导下的液膜时空行为的研究尚不充分。研究结合WMS与RBF插值法，基于扰动波机制与统计学方法，从液膜的时间行为、圆周分布及时空演化的多维角度，深入探讨了螺距（S2）、中心轴半径（S3）、叶片转数（S3）这三个几何参数对于螺旋液膜特性的影响与调控机理。

研究表明，低气速下减小圈数会导致气液界面下凹，增大中心轴直径则改善了垂直方向上的液膜对称性，其扰动波的圆周相关性最强。减小螺距的旋流器对应的平均液膜厚度在低液速区对气速的改变最敏感，下降幅度达41%。高气速下增大中心轴使得液膜受节流效应影响更为显著。液膜时间稳定性表现出“气速削弱、液速增强”的趋势，减小螺距对应的液膜稳定性最佳，其PDF曲线为峰值最高的单峰分布，而改变旋转圈数(S3)与中心轴(S4)对液膜时间稳定性的影响在高气速下被削弱。圆周分布上，S2与S4在分层流与段塞流中表现出更好的均匀性，而S3液膜在270°处偏厚。论文提出时空平均液膜概念，发现厚度与干度及X_LM符合四参数Logistic关系。

图2  液膜圆周分布特性

研究深入揭示了水平管中旋流器结构对液膜多尺度行为的作用机理，对于认识旋流环状流发生、发展和演化规律有重要意义。