豎直圓管內(nèi)氣液兩相混合過程的仿真分析.pdf

1、豎直圓管內(nèi)的氣液兩相流動廣泛存在于動力工程、核能和航天等諸多工業(yè)領(lǐng)域中，目前使用的氣泡霧化裝置氣液混合室通常為圓管結(jié)構(gòu)，氣相和液相分別由不同進(jìn)口進(jìn)入混合室混合，在氣孔處形成連續(xù)的注入氣泡，隨工況的不同逐漸形成泡狀流、彈狀流和環(huán)狀流等流型，兩相流體經(jīng)由噴孔噴出實現(xiàn)霧化。氣泡霧化裝置混合室內(nèi)的氣泡生成、流型形成及轉(zhuǎn)變對氣泡霧化裝置的霧化效果有重要影響，為了探尋圓管型混合室內(nèi)氣液兩相流動的特點，本文應(yīng)用FLUENT仿真軟件對豎直圓管內(nèi)的氣液兩

2、相混合過程進(jìn)行了仿真研究。
　　根據(jù)圓管型混合室的結(jié)構(gòu)特點及氣泡霧化裝置的運行工況范圍建立了仿真計算模型。完成了網(wǎng)格的劃分并確定了初始條件及邊界條件，利用仿真模型與文獻(xiàn)中的實驗結(jié)果進(jìn)行了對比，驗證了模型的可靠性。
　　本文首先基于圓管型混合室內(nèi)氣液兩相混合時充氣孔處氣泡生成的特點，對豎直圓管內(nèi)的氣泡生成過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了氣泡生成過程的形態(tài)變化特點以及流場變化規(guī)律，研究了圓管結(jié)構(gòu)尺寸、氣液兩相流速、靜接觸角以及液相物性

3、參數(shù)等對氣泡生成時間以及氣泡脫離體積的影響，得到了氣泡生成的變化規(guī)律特點。
　　其次，對豎直圓管內(nèi)氣液兩相流型及流型轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究，分析了氣液兩相質(zhì)量流量，圓管內(nèi)徑等對流型形成的影響，研究了液相粘度，液相密度以及表面張力等對流型轉(zhuǎn)變的影響。研究結(jié)果表明，在圓管結(jié)構(gòu)尺寸一定的條件下，氣液兩相質(zhì)量流量是影響管內(nèi)流型的主要因素;在小管徑條件下，泡狀流和攪混流均難以形成;液相物性參數(shù)對流型轉(zhuǎn)變的影響程度隨著管徑的增大而有所減弱。