豎直矩形窄流道內(nèi)氣液兩相流流動(dòng)特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、氣液兩相流系統(tǒng)廣泛存在于許多工業(yè)過(guò)程中，如核能、石化和動(dòng)力等工業(yè)過(guò)程中。由于氣液兩相流動(dòng)的多變性和復(fù)雜性，隨著不同參數(shù)的變化，流道內(nèi)出現(xiàn)不同的流型及流動(dòng)特性。而氣液兩相流流型在分析換熱、流動(dòng)不穩(wěn)定性及臨界熱流密度等方面具有基礎(chǔ)性的作用。同時(shí)，兩相流流型反應(yīng)了氣、液兩相流的相分布特性，對(duì)確定流體的換熱特性及壓降特性提供理論依據(jù)。因此，對(duì)矩形窄通道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的研究具有重要的意義。
　　 本文采用CFD方法，在商用軟件Fluent

2、平臺(tái)下，基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型，數(shù)值研究了豎直矩形窄、小通道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)特性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬研究，結(jié)果得到了不同工況下氣液兩相流的流型特征，主要包括：泡狀流、彈狀流、攪混流和環(huán)狀流等幾種典型流型，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比符合較好，驗(yàn)證了模型的正確性。
　　 對(duì)豎直矩形窄、小通道內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行研究，分析了各流型下的截面含氣率和壓降分布特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：含氣率和壓降的分布與流型存在對(duì)應(yīng)關(guān)系

3、，可定性地判別流型類型。泡狀流含氣率很低，壓降波動(dòng)的頻率及幅度也較??；彈狀流由于氣、液彈間歇的分布在流道中，使得中心區(qū)域截面含氣率分布均勻，壓降波動(dòng)的頻率和幅度增加；攪混流氣泡在流道內(nèi)流動(dòng)很不穩(wěn)定，截面含氣率分布不均勻，壓降波動(dòng)的頻率及幅度較大；環(huán)狀流中心區(qū)域形成氣環(huán)，截面含氣率分布均勻，壓降波動(dòng)的頻率及幅值較小。
　　 同時(shí)，本文繪制了不同工況下，豎直矩形窄、小通道內(nèi)氣液兩相流型圖，直觀的顯示了各流型分布區(qū)域及流型轉(zhuǎn)變界限，在

4、一定液相質(zhì)量流量下，增大氣相流量依次得到泡狀流、彈狀流、攪混流和環(huán)狀流等流型。并研究了窄矩形通道內(nèi)兩相流流型差異，分析不同截面形狀及尺寸等因素對(duì)流型特征及其轉(zhuǎn)變特性的影響，窄矩形通道由于角區(qū)表面張力及氣液間表面張力作用的增大，氣泡易于發(fā)生碰撞、聚合和長(zhǎng)大，使得泡狀流和彈狀流流型特征發(fā)生較大的改變；窄縫寬度越小，流型轉(zhuǎn)變較提前發(fā)生。結(jié)果還對(duì)各流型間的轉(zhuǎn)換機(jī)制進(jìn)行了分析研究。兩相流系統(tǒng)中，由于阻力及傳熱特性與流型密切相關(guān)，因此對(duì)氣液兩相流流