豎直矩形窄流道內(nèi)氣液兩相流流動特性的數(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)過程中，如核能、石化和動力等工業(yè)過程中。由于氣液兩相流動的多變性和復雜性，隨著不同參數(shù)的變化，流道內(nèi)出現(xiàn)不同的流型及流動特性。而氣液兩相流流型在分析換熱、流動不穩(wěn)定性及臨界熱流密度等方面具有基礎性的作用。同時，兩相流流型反應了氣、液兩相流的相分布特性，對確定流體的換熱特性及壓降特性提供理論依據(jù)。因此，對矩形窄通道內(nèi)氣液兩相流動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)氣液兩相流動特性，并對實驗工況進行數(shù)值模擬研究，結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，與實驗結果對比符合較好，驗證了模型的正確性。
　　 對豎直矩形窄、小通道內(nèi)氣液兩相流的流動參數(shù)進行研究，分析了各流型下的截面含氣率和壓降分布特性，結果發(fā)現(xiàn)：含氣率和壓降的分布與流型存在對應關系

3、，可定性地判別流型類型。泡狀流含氣率很低，壓降波動的頻率及幅度也較??；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，壓降波動的頻率和幅度增加；攪混流氣泡在流道內(nèi)流動很不穩(wěn)定，截面含氣率分布不均勻，壓降波動的頻率及幅度較大；環(huán)狀流中心區(qū)域形成氣環(huán)，截面含氣率分布均勻，壓降波動的頻率及幅值較小。
　　 同時，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流型特征及其轉變特性的影響，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，流型轉變較提前發(fā)生。結果還對各流型間的轉換機制進行了分析研究。兩相流系統(tǒng)中，由于阻力及傳熱特性與流型密切相關，因此對氣液兩相流流