發(fā)布時(shí)間：2021-04-13 06:14

　　氣液兩相射流直接接觸凝結(jié)現(xiàn)象廣泛存在于自然界,在航天液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及能源核電等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用需求.氣液兩相射流凝結(jié)過程牽涉冷凝相變、強(qiáng)湍流和界面多尺度等劇烈的瞬態(tài)特性,致使氣液界面能質(zhì)輸運(yùn)與壓力波動(dòng)機(jī)制難以準(zhǔn)確描述.本文首先簡(jiǎn)要回顧了氣液兩相射流凝結(jié)現(xiàn)象在關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要工業(yè)過程中的應(yīng)用,接著從氣液兩相射流典型界面過程出發(fā),重點(diǎn)回顧了射流氣羽連續(xù)相界面的穩(wěn)態(tài)特征、凝結(jié)流型圖和射流噴射長(zhǎng)度,介紹了射流凝結(jié)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的射流速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)平均特性,分析了射流凝結(jié)傳熱系數(shù)和數(shù)理建模相關(guān)的若干進(jìn)展,然后綜述了射流凝結(jié)誘發(fā)的壓力波動(dòng)特性方面的研究進(jìn)展.最后簡(jiǎn)要指出存在的問題和面臨的挑戰(zhàn),提出實(shí)驗(yàn)與理論研究、數(shù)理建模等未來的發(fā)展方向. 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2020,50(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)管內(nèi)蒸汽射流凝結(jié)流型分布圖(過冷水雷諾數(shù)的影響規(guī)律)[19]

噴嘴出口壓力Pw對(duì)凝結(jié)流型及流型圖也會(huì)產(chǎn)生顯著的規(guī)律[20],如圖2所示.從間歇振蕩向界面振蕩轉(zhuǎn)變的蒸汽質(zhì)量流速Gs,隨著Pw的增大線性增大;從界面振蕩向“穩(wěn)定或氣泡振蕩”轉(zhuǎn)變的Gs,隨著Pw的增大線性增大.將等效臨界蒸汽質(zhì)量流速Gc,throat定義為Gc,exitAthroat/Aexit,其中Gc,exit為噴嘴出口蒸汽質(zhì)量流速,Athroat為噴嘴喉部面積,Aexit為噴嘴出口面積.將不同Pw的Gc,throat以傾斜線繪在圖中,傾斜線與實(shí)際的間歇/界面振蕩流型轉(zhuǎn)變線重合.因此,可用Gc,throat區(qū)分間歇/界面振蕩流型.將Gs用不同Pw下的Gc,exit無量綱化;間歇/界面振蕩流型轉(zhuǎn)變線、界面/“穩(wěn)定或氣泡振蕩”流型轉(zhuǎn)變線,垂直于橫坐標(biāo)N,與無量綱N不相關(guān).因此,可用低壓下的凝結(jié)流型圖預(yù)測(cè)高壓下的凝結(jié)流型圖,為實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)與設(shè)計(jì)中凝結(jié)流型的識(shí)別提供有效依據(jù).基于凝結(jié)流型與壓力波的強(qiáng)烈相關(guān)性,Xu等人[21,22]提出基于壓力波特性的射流凝結(jié)流型識(shí)別方法,小波多分辨率分析揭示了時(shí)頻平面不同尺度特征參數(shù)與流型的關(guān)聯(lián)敏感性.2～5層絕對(duì)值平均數(shù)和相對(duì)能量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入,整體識(shí)別率為94.25%.

(3)目前以雙流體模型為基礎(chǔ)框架的氣液兩相射流凝結(jié)模擬方法,由于模型本身的限制,只能模擬射流氣羽連續(xù)相界面的時(shí)空演化特征,無法得到射流氣羽破碎過程以及之后的氣泡群的尺寸分布及其破碎、融合、潰滅過程.因此需要構(gòu)建能夠模擬射流氣羽破碎及其尾跡氣泡群融合、潰滅全流程的多相流數(shù)值模擬方法.(4)目前對(duì)射流凝結(jié)湍流結(jié)構(gòu)的研究主要集中在射流速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)平均特性.需要進(jìn)一步研究旋渦特別是大尺度渦在兩相流場(chǎng)中的生成、運(yùn)動(dòng)和湮滅等動(dòng)態(tài)發(fā)展過程,探究旋渦結(jié)構(gòu)對(duì)相界面邊界層內(nèi)流體輸運(yùn)特性的影響規(guī)律,揭示旋渦結(jié)構(gòu)對(duì)相界面動(dòng)態(tài)演化行為的影響機(jī)制.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外運(yùn)載火箭POGO抑制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王小軍,于子文,張兵,張青松,潘輝.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2014(05)
[2]Experimental study on pressure and temperature distributions for low mass flux steam jet in subcooled water[J]. YAN JunJie,WU XinZhuang & CHONG DaoTong State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(06)



本文編號(hào)：3134778