本文關(guān)鍵詞：毛細管內(nèi)氣液兩相流型的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：本論文對毛細管內(nèi)氣液兩相流型、Taylor流流動特性以及毛細管內(nèi)流動沸騰換熱的特性進行了數(shù)值模擬研究,采用VOF計算模型和適宜的研究方法,考察毛細管外部結(jié)構(gòu)、流體物性對氣液兩相流型的影響,也分析毛細管內(nèi)流動沸騰換熱的特性。本文采用的是標準的四邊形網(wǎng)格劃分方法,通過嚴格加密壁面處的網(wǎng)格,可以精細地捕捉氣液兩相流界面。運用FLUENT求解器中的VOF模型對T型毛細管中氣液兩相流型進行二維數(shù)值模擬求解,模擬出不同氣液相表觀速率下的流型變化及Taylor流流動,繪制出以氣液兩相速率為橫縱坐標的流型關(guān)系圖。并把模擬結(jié)果和本課題組進行圓形微通道內(nèi)氣液兩相脈動流動的可視化實驗結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)在氣液兩相速率較小時比較吻合。此外,通過改變毛細管的當量直徑,在一定的氣液兩相速率下,觀察Taylor流中的氣液柱長度的變化,發(fā)現(xiàn)得到的模擬值、關(guān)聯(lián)式預(yù)測值和前人的實驗值在微型管徑范圍內(nèi)非常吻合,這也進一步說明了本文采用的計算模型是合理的。通過建立合適的氣液兩相計算模型和二維數(shù)學模型,通過改變黏性力、表面張力、接觸角、入口幾何結(jié)構(gòu)以及壁面粗糙度等參數(shù),分析它們對毛細管內(nèi)Taylor流流動特性的影響。模擬研究表明:表面張力對Taylor流流動的影響很小,而毛細管入口幾何結(jié)構(gòu)的差異會使得Taylor流中兩相形態(tài)界面產(chǎn)生差異;壁面接觸角改變會使得Taylor流中氣液柱的長度會呈現(xiàn)凹函數(shù)的線性變化;隨著黏性力的增加,毛細管內(nèi)氣液柱長度都會減少;壁面粗糙度的改變,會直接影響毛細管Taylor流流型的變化。針對毛細管內(nèi)流動沸騰換熱進行模擬研究,分析了管內(nèi)流動沸騰中氣液兩相的流型變化,考察了流動沸騰中毛細管內(nèi)溫度的變化以及管內(nèi)氣泡的運動行為。發(fā)現(xiàn)流動沸騰過程中毛細管內(nèi)主流溫度絕大部分接近工質(zhì)飽和溫度,管內(nèi)發(fā)生相變作用使得流型從單相流變化到泡狀流、彈狀流,最后由于管內(nèi)工質(zhì)相變作用加劇回到單相流流型;管內(nèi)氣泡在毛細管也會重復(fù)發(fā)生合并、脫離、再合并和再脫離現(xiàn)象。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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