自发凝结流动数值模拟方法及其在Laval喷管中的应用

本文对存在自发凝结的湿蒸汽两相流动建立了完全欧拉坐标系统下的数理模型。采用考虑了真实流体性质的 LU-SGS-GE隐式时间推进算法和改良型高精度、高分辨率MuSCL TVD差分格式求解存在自发凝结的汽液两相流动控制方程组。文中水及水蒸汽性质数据全部取自IAPWS-IF97国际标准公式。对某Laval缩放喷管内的湿蒸汽自发凝结流动的数值模拟结果表明,本文所采用的数理模型及计算方法是有效和可靠的。     

翅片管气化器管内相变传热流动数值模拟

采用Fluent多相流混合物模型,通过用户自定义程序(UDF)实现了液氮相变模拟,模拟了不同进口流速对翅片管气化器管内流体换热量、压力降、含气率及汽化体积的影响,并分析了各参数随进口流速改变而变化的原因。由数值模拟可知,翅片管内流体进出口焓差、含气率及单位质量汽化体积随进口流速的增加而减少,而压力降和总换热量随进口流速的增加而增大,其中压力降增大的主要原因是由加速压降引起。     

一维喷管中存在自发凝结的跨音速湿蒸汽两相流动数值模拟

本文结合液滴成核、生长理论及Ｅｕｌｅｒ方程组,在无滑移假设下,导出了描述存在自发凝结的湿蒸汽两相流动控制方程组。对汽液两相流动控制方程组采用ＴＶＤ格式离散、时间推进法求解。对准一维喷管中的湿蒸汽两相流动进行了数值模拟,得到了满意的计算结果。     

微圆管内环状流凝结换热特性的数值模拟

本文提出了微圆管内环状流凝结换热的分析模型,考虑了重力、汽液界面剪切力、表面张力以及界面凝结热阻的作用。文中主要研究凝结换热过程中重力、入口蒸汽Re数及外壁面温度的影响。模拟的结果表明,重力对微圆管流动凝结换热的影响非常小,可被忽略;凝结液的排除主要依赖于汽液界面的剪切应力作用,使Nu随蒸汽进口Re数的增加而明显增大;冷却外壁面的温度对凝结换热也具有一定的影响, Nu将随外壁面温度的降低而增大。     

板式蒸发式冷凝器气-液两相流流动的数值模拟

基于VOF算法,建立了波纹板蒸发式冷凝器的计算模型,考察了气相、板面结构和喷淋水量对液膜流动的影响.结果表明:当空气与水逆流时,会引起雾沫挟带,水膜厚度增加;当空气与水顺流时,水膜厚度会被空气削薄;波纹板结构对液膜的流动形式有重要影响,尺寸较大、凹槽较浅的波纹板有利于水膜的均匀分布;液膜的厚度随着喷淋水量的增大而增加,同时液膜内部振荡加剧,但不影响其流动结构.     

生物质超临界水制氢的数值模拟

本文对生物质在超临界水环境下气化制氢过程提出简化的两相流物理化学模型,并利用该模型进行数值模拟.着重讨论了温度、颗粒半径对生成气体摩尔百分比、气化率的影响.数值结果表明,颗粒的半径主要影响生物质颗粒气化分解的速率,而温度主要影响颗粒气化产物进一步生成氢气的过程.颗粒越小,气化分解的速率越快.温度的影响主要集中在气相反应上,使得CO进一步转化为H2.本文的理论和数值结果对实际的制氢过程中的参数控制具有实用价值.     

平面叶栅中的湿蒸汽两相结流动数值模拟

对存在自发凝结的湿蒸汽两相流动建立了完全欧拉坐标系下的数值模型.考虑水蒸汽与理想气体的偏差,引入维里型状态方程对模型作了进一步完善.对平面叶栅中的两相凝结流动进行了数值模拟,计算结果与实验值比较表明本文计算模型正确,可以扩展到三维复杂两相凝结流场的计算.     

双侧进气突扩燃烧室中三维湍流有施回流两相流动的数值模拟

双侧进气突扩燃烧室中三维湍流有施回流两相流动的数值模拟周力行，林文漪，廖昌明（清华大学工程力学系北京１０００８４）关键词：湍流两相流，数值模拟为提高整体式冲压发动机双侧进气突扩燃烧室火焰稳定能力，我们提出了进气管内装设有切向导角的中心管。流场显示及Ｌ...     

天然气超音速分离器中凝结流动过程数值模拟的研究进展

超音速分离技术因其诸多优点在天然气脱水脱烃方面应用广泛,并在液化领域逐步得到试验他应用。文中介绍了国内外超音速分离过程的数值模拟研究现状,对天然气超音速分离器中的凝结过程和流动过程的现有模型及数值方法及适用性进行了比较和分析,给出了天然气超音速分离、液化过程研究中凝结流动模型选取的建议,并对数值模拟结果进行了分析和总结。     

回收湿焓的新风换气节能空调换热部件的两相流模拟

本文着眼于一种回收湿焓的新风换气节能空调,基于Volume of Fluid算法,建立其核心换热部件波纹板换热器板外两相流传热传质的计算模型,并利用该模型模拟分析了壁面热流密度、喷淋水入口温度、喷淋水量、气相进口速度及板间距等因素对板外传热性能的影响。结果表明:热流密度对壁面温度、两相界面温度的影响是线性的;壁面热流密度增大、冷却水喷淋密度减小、气相进口速度提高、板间距减小对传热传质效果具有强化作用。     

表面张力修正系数对非平衡凝结流动的影响

水滴表面张力以三次方的形式出现在成核率的指数项,对凝结参数影响显著。基于国内外研究现状,采用修正系数对平面表面张力模型进行修正,通过与实验数据的对比,分析了表面张力修正系数对计算精度的影响,并以各工况下工质进口压力、温度、过热度以及进出口压比四种参数与最佳表面张力修正系数的相关性为出发点,通过不同类型的拟合函数定量描述了其依变关系。结果表明：四次多项式函数对验证工况下工质进口压力的拟合误差分别为1.0519%、1.2443%,具有最佳的拟合效果。     

电爆管内燃烧过程数值模拟

 基于内弹道两相流模型，考虑到点火药量与主装药相当及其固体燃烧产物所占比例大等影响，提出了适用于电爆管内燃烧过程的内弹道“四相流”模型，即将气态燃烧产物、固态燃烧产物、点火药和主装药分别作为一“相”参与燃烧和流动，每一“相”都用质量、动量和能量方程描述，而它们之间的各种相互作用以源项的形式出现在上述方程中。模型计算结果与电爆管实验结果一致，表明该模型对于电爆管内燃烧过程的描述是合理的，可以作为分析该电爆管燃烧性能的一种辅助工具。     

COIL超声速流动的水汽凝结效应数值模拟

 在开发的化学氧碘激光器3维化学反应流程序中增设水汽凝结功能,模拟了以氦气和氮气作稀释气体条件下,基于RADICL装置喷管中含水汽凝结的流动。模拟结果给出了水汽凝结形成的5种尺寸液滴的数密度分布及流场各物理量分布,比较了有无水汽凝结时气流的压力、温度、增益分布的变化。模拟结果发现,凝结使气流温度在靠近喉部的下游升高,增益峰值增高。     

珠状凝结换热的数学物理模型及数值模拟

首次应用随机分形模型建立了珠状凝结液滴的空间和尺度分布,然后利用已有的单个液滴的传热规律,得到了冷凝壁面的换热边界条件,进而求解冷凝壁的温度分布,最后得到了平均的珠状凝结换热系数.应用上述模型对铜表面以水为介质的冷凝壁换热进行了直接数值模拟,并与各种压力条件下的试验数据进行了比较.     

水平管内凝结换热研究现状及展望

鉴于水平管内凝结在冷凝器中有着广泛的应用。从实验和模型两个方面,综述了国内外对水平管内流动凝结换热的研究。对多种公开发表的制冷工质凝结换热关联式的适用性和准确性进行了分析。同时指出了现有研究方法和研究内容的不足,以及应进一步深入研究之处。     

多孔介质内受迫对流凝结时两相共存区的非达西模型

本文提出多孔介质内受迫对流凝结时两相共存区的二维非达西流模型。分析了蒸气在多孔介质内沿水平平板和填充国管内受迫对流凝结时两相共存区的厚度。假定局部平衡和暂先假设蒸气为理想气体，化简了能量方程。     

空浴式翅片管气化器传热性能数值模拟研究进展

对国内外空浴式翅片管气化器传热性能数值模拟研究现状进行了综述,分析了针对管外自然对流传热、水汽在翅片管凝结及凝华结霜、管内流动沸腾传热的数值研究现状,指出了多相流耦合传热数值研究方面存在的问题,对多相流耦合传热数值模拟物理模型的优缺点进行了讨论,最后对空浴式翅片管气化器传热性能数值研究进行了展望并得出结论。     

蒸发式冷凝器管外流体流动与传热传质强化

蒸发式冷凝器是一种高效散热设备,能源危机和水环保促进了它的应用.提出了扭曲管强化管外水和空气流动及传热传质,测试了圆管、椭圆管、扭曲管等三种水平管蒸发式冷凝器的流动与传热传质性能,结果表明,扭曲管间为有序的可控制水流,分布均匀,脱落速度快,更易形成柱状流,管表面水膜厚度比现有圆管和椭圆管小;传热传质系数随冷却水喷淋密度及风速的增大而增大,但冷却水喷淋密度增大至一定值后,对传热传质系数基本没有影响;扭曲管的传热传质系数高于椭圆管,特别是圆管,总结了扭曲管传热传质系数经验式.     

蒸汽-冷流体接触冷凝流动的数值模拟

介绍了关于蒸汽-冷流体直接接触冷凝流动与传热的数值计算模型与部分研究结果。用Level Set方法确定蒸汽-冷流体接触界面的位置和形状,建立了对蒸汽和冷流体普遍适用的动量、能量和质量守恒方程,在能量和质量寺恒方程中增加了部分项用于计算蒸汽冷凝所产生的影响。用有限差分法在交错网格上离散控制方程,用Runge-Kutta法-五阶WENO组合格式求解Level Set输运方程,用压力修正的迭代Projection方法求解动量方程,而用SIMPLE方法求解温度控制方程。对算例的计算结果表明,本文所建立的数值计算模型能反映物理现象的宏观特性。根据计算结果,分析了本文模型的优缺点,并指出了今后改进的方向。     

多孔介质融化相变自然对流数值模拟

根据体积平均理论,建立多孔介质中融化相变过程自然对流模型。数值模拟了以石英砂颗粒为骨架、冰为填充相的二维融化过程。数值结果表明,在融化区上部发生较强烈的自然对流,融化界面与水平线倾角随融化时间越来越大。