氣液兩相流動(dòng)界面輸運(yùn)過程研究.pdf

1、兩流體模型作為能夠準(zhǔn)確描述兩相流動(dòng)的解析模型,分別給出兩相流體各自的守恒方程,由于兩相彼此之間并不是獨(dú)立的,模型引入了相間的傳遞項(xiàng),包含質(zhì)量、動(dòng)量和能量的傳遞項(xiàng)是通過相間界面進(jìn)行輸運(yùn),相間傳遞量和界面面積與界面驅(qū)動(dòng)能力成正比。本文主要內(nèi)容是氣水兩相界面輸運(yùn)過程的研究。對(duì)存在于兩相界面上的氣泡所受的表面力進(jìn)行計(jì)算和分析,結(jié)合光纖探針測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),修正了界面面積輸運(yùn)方程中的源項(xiàng)與匯項(xiàng),為利用兩流體模型解決兩相流動(dòng)問題做出理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2、的積累。
　　兩相流動(dòng)中氣泡主要受到軸向方向的曳力、虛擬質(zhì)量力和徑向方向的升力、湍流擴(kuò)散力和壁面力。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),給出了各個(gè)微觀力在局部徑向位置的分布特性,對(duì)于影響氣泡徑向運(yùn)動(dòng)的主要因素——升力進(jìn)行了研究,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證當(dāng)氣泡直徑超過臨界尺寸后受到的升力的方向會(huì)改變。利用氣泡徑向受力的平衡方程求解局部空泡份額,預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值符合較好。
　　根據(jù)本實(shí)驗(yàn)條件,給出界面面積輸運(yùn)方程的徑向表達(dá)形式,修正了方程右側(cè)氣泡相互作用中

3、的隨機(jī)碰撞和湍流影響兩項(xiàng),利用二元碰撞理論重新推導(dǎo)了二者的表達(dá)形式。使用該徑向界面面積輸運(yùn)方程對(duì)局部界面面積濃度的徑向分布進(jìn)行預(yù)測(cè),在充分發(fā)展的泡狀流中,由于湍流導(dǎo)致的氣泡融合與破裂的幾率并不大,在近壁區(qū)預(yù)測(cè)值與測(cè)量值偏差較大,因?yàn)榻谔幬擦鲄^(qū)內(nèi)的氣泡運(yùn)動(dòng)除了受到尾流效應(yīng)引起的軸向加速,還有受到來自壁面的排斥影響,使其運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜,導(dǎo)致尾流夾帶項(xiàng)的計(jì)算不準(zhǔn)確。結(jié)果表明相比于空泡份額氣泡相互作用引起的界面面積濃度的變化占據(jù)的比例很低,隨著