Численное и экспериментальное исследование течения в сопле двухфазного газокапельного потока с высокой массовой концентрацией жидкости в газе

• Автор: Яковлев, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО
МНОГОФАЗНЫМ ТЕЧЕНИЯМ В СОПЛАХ
1.1 Теоретические исследования течения двухфазного потока в соплах.
Методы расчета сопла с двухфазным рабочим телом
1.2 Современное состояние вопроса экспериментального исследования сопловых течений двухфазного потока
1.3 Выводы к главе 1
1.4. Цель работы
1.5 Постановка задачи
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В СОПЛЕ
2.1 Двумерная математическая модель процесса течения двухфазного
потока в сопле
2.2 Метод математического моделирования, используемый для решения поставленной задачи
2.3 Проверка адекватности выбранной математической модели к исследуемому процессу
2.4 Выводы к главе 2
3 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕЧЕНИЯ
ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В ДЛИННОМ СОПЛЕ
3.1 Выбор начальных данных и определение граничных условий
3.1.1 Подбор расчетной сетки
3.1.2 Влияние адаптации временного шага на точность расчета и его
продолжительность
3.1.3 Влияние граничного условия на срезе сопла
3.2 Выбор основных исследуемых критериев течения двухфазного потока в сопле. Исследование их влияния на распределение параметров в
сопле и его КПД
3.2.1 Влияние начальных условий на течение газокапельного потока в

длинном сопле и его относительного удлинения
3.2.2 Влияние начальных профилей концентрации и скоростей фаз
3.2.3 Влияние формы сопла
3.2.4 Влияние введения аналитической полидисперсности
3.2.5 Сравнение с результатами численных исследований по
различным математическим моделям
3.3 Траекторный анализ полученных результатов
3.4 Выводы к главе 3. 106 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ
ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА С БОЛЬШОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ
ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
4.1 Описание экспериментальной установки и эксперимента
4.2 Методы измерений параметров распространения двухфазного потока в
соплах и струях
4.2.1 Измерение статического давления по тракту сопла и поля
статического давления на его срезе
4.2.2 Динамометрический метод
4.2.3 Газодинамический (зондовый) метод
4.3 Получение характеристик течения двухфазного потока в сопле, интегральных характеристик и полей параметров на его срезе.
Сравнение полученных данных с результатами теоретического
исследования
4.3.1 Исследование распределения статического давления по тракту
сопла и поля статического давления на его срезе
4.3.2 Получение интегральных характеристик на срезе сопла
4.3.3 Результаты экспериментального исследования газокапельного
потока на срезе сопла
4.4 Применение результатов исследования
4.5 Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

а - радиус шаровой частицы; к - показатель адиабаты газовой фазы; р - давление;
К - газовая постоянная;
Т - температура; х - ось абсцисс; р - плотность;
а - значение скорости звука; тк =4/Злр°а3 - масса шаровой частицы; г. - радиус входного сечения сопла;
(1ВХ - диаметр входного сечения сопла;
1С - длина сопла;
Б - площадь;
р 0 - плотность материала частиц;
с0 - удельная теплоемкость материала частиц;
ы - показатель степенной зависимости вязкости газа от температуры;
И = |4(Ъ;(Т/Тг,х)т - коэффициент динамической вязкости газа;
Тг - температура адиабатического восстановления , приближенно принимаемая равной температуре торможения потока газа относительно частицы ;
Т5 - температура газа за прямым скачком уплотнения ;
Та - промежуточная (между температурами газа и частиц) температура, определяемая эмпирическим “правилом 1/3” , описывающим влияние существенного отличия температур частицы и газа на силу их взаимодействия;
Ег(Т2/Т1) - поправочный множитель , описывающий влияние отличия температур частицы и газа на теплообмен между газом и частицей;
Во - атмосферное давление;
ст - коэффициент поверхностного натяжения частицы (капли); т]с - КПД сопла;
Р [Па] І , Р [Па]
120000
100000
80000
60000
40000
20000

І і 1 -
/ / / / -
-

-

N N *4^,

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006
гс [мм]
- Ко§
■ПІ

■Кос
(а)
120000 100000 80000 60000 40000 20000
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006
гс [мм]

"

/■ ґ

Л
І V' V - -V
N
і

Ус
(б)
Рисунок 2.5 Профили параметров на срезе сопла
(а) - вариант В
(б) - вариант В
У[м/с]До[кг/мЗ],П 1 ЗУ[м/с]До[кг/мЗ],П