T型管內(nèi)霧狀兩相流相分離及壓降特性數(shù)值研究.pdf

1、以并聯(lián)配管基本結(jié)構(gòu)——T型管為研究對象，通過數(shù)值模擬水蒸氣-水組成的霧狀兩相流在T型管內(nèi)的流動(dòng)特性及相分離規(guī)律，研究了不同流動(dòng)工況下管內(nèi)相分離變化規(guī)律，總結(jié)氣液分配規(guī)律和壓降變化趨勢，比較了壓降預(yù)測模型與數(shù)值模擬結(jié)果的一致性，驗(yàn)證了數(shù)值模擬軟件FLUENT及Mixture兩相流模型在研究T型管內(nèi)霧狀流流動(dòng)分配的有效性及可靠性，為優(yōu)化T型管兩相流流動(dòng)分配、指導(dǎo)兩相流配管設(shè)計(jì)提供借鑒。獲得主要結(jié)論如下:
　　根據(jù)研究對象的兩相流流型及

2、流動(dòng)工況，選定適用于含液率較低、液相以液滴狀態(tài)存在的霧狀流研究模型—Mixture模型，對水平放置的T型管內(nèi)霧狀兩相流相分離進(jìn)行模擬。探究了入口平均流速、含液率、液滴粒徑、管徑結(jié)構(gòu)等因素對霧狀兩相相分離及壓力影響變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，氣相比液相更容易進(jìn)入側(cè)支管;氣相分流比受流動(dòng)工況變化影響較小，霧狀流在T型管內(nèi)的流動(dòng)分配受管徑結(jié)構(gòu)影響較小，但受氣液流速、含液率及液滴粒徑變化影響較大;隨著氣液流速及液滴粒徑的增加，更多液相從直流支管流出;而

3、含液率的增大可使兩相流相分離現(xiàn)象減弱。
　　分析了兩相流在分流結(jié)構(gòu)處發(fā)生相分離的原因。在忽略重力影響、不考慮相之間熱質(zhì)交換的條件下，氣液兩相慣性力差異導(dǎo)致其受側(cè)支管漩渦“吸力”影響不同，且氣液兩相在分流結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生明顯滑移，流體擾動(dòng)及粘性變化均導(dǎo)致氣相對液相攜帶能力的改變。綜合分析，慣性力、兩相作用力及流體的擾動(dòng)是造成T型管內(nèi)相分離的重要原因。
　　兩相流流經(jīng)T型管時(shí)產(chǎn)生的不可逆壓降△P12，△P13受流動(dòng)工況變化影響明顯。側(cè)

4、支管管徑變化對△P12影響較小，但對△P13影響明顯，管徑比減小時(shí)，不可逆壓降顯著升高。△P12隨著分流比的增加呈先增后減趨勢，入口氣液流速及含液率的增加，均會(huì)導(dǎo)致T型管不可逆壓降的增加。
　　針對兩相流流經(jīng)T型管時(shí)的壓力損失，分別將模擬結(jié)果與直流支管兩相流壓降預(yù)測模型——ZT模型和CF模型，側(cè)支管局部壓降預(yù)測模型——HM、CM、QLM及PHM模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)ZT模型對直流支管局部壓降預(yù)測結(jié)果與模擬結(jié)果更為一致，HM、