針對不同進汽參數(shù)條件下水蒸氣從過熱區(qū)膨脹進入濕蒸汽區(qū)的自發(fā)凝結(jié)規(guī)律問題,采用數(shù)值模擬方法研究其流過拉伐爾噴管時在非平衡和平衡條件下的凝結(jié)特性,分析了進汽參數(shù)對水蒸氣非平衡凝結(jié)過程的過冷度、液滴數(shù)、濕度、壓比以及馬赫數(shù)的影響,比較了其平衡凝結(jié)和非平衡凝結(jié)特性的差異。結(jié)果表明:當進汽壓力較低時,水蒸氣非平衡凝結(jié)過冷度較大,壓力和馬赫數(shù)的突躍現(xiàn)象顯著;隨著進汽壓力提高,非平衡凝結(jié)造成的參數(shù)突躍變化減小,出口濕度逐漸增大,當p/pc為0.8時,出口濕度超過了20%。通過比較水蒸氣的平衡凝結(jié)和非平衡凝結(jié)特性,發(fā)現(xiàn)噴管進汽壓力較低時,水蒸氣非平衡凝結(jié)與平衡凝結(jié)計算結(jié)果的差異顯著,Wilson點在平衡態(tài)中濕度達到8.40%;而當進汽壓力接近臨界壓力時,平衡凝結(jié)的計算結(jié)果基本接近非平衡凝結(jié)的結(jié)果,Wilson點在平衡態(tài)中的濕度僅為1.98%。

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【部分圖文】：

圖2噴管的幾何參數(shù)[18]

采用Clifford等人的噴管幾何模型[18]作為水蒸氣凝結(jié)流動實驗用噴管，圖2給出了其幾何參數(shù)。2.2數(shù)值方法及邊界條件

圖3噴管進出口參數(shù)在水蒸氣溫熵圖上的位置

針對圖2的噴管幾何模型，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分計算域，如圖4a所示。分別采用網(wǎng)格數(shù)為24萬、32萬、60萬、80萬進行數(shù)值計算，圖4b為不同網(wǎng)格數(shù)下壓比沿噴管軸線的分布，可以看出，不同網(wǎng)格數(shù)下的壓比較為接近，且當網(wǎng)格數(shù)大于32萬時，噴管中壓力分布趨于一致。因此，本文選取32萬的網(wǎng)格開....

圖4計算域網(wǎng)格及不同網(wǎng)格數(shù)下壓比沿噴管軸線的分布

圖3噴管進出口參數(shù)在水蒸氣溫熵圖上的位置基于網(wǎng)格無關(guān)性驗證結(jié)果，設(shè)置噴管進口總壓為43kPa，進口總溫為366K，湍流模型選用標準k-ε模型，按噴管出口給定超聲條件進行計算，其數(shù)值結(jié)果與Clifford等人的實驗結(jié)果的比較如圖5所示。從圖中可以看出，當X=22.93mm時，數(shù)值....

圖5沿噴管軸線分布壓比的數(shù)值結(jié)果與實驗結(jié)果對比

基于網(wǎng)格無關(guān)性驗證結(jié)果，設(shè)置噴管進口總壓為43kPa，進口總溫為366K，湍流模型選用標準k-ε模型，按噴管出口給定超聲條件進行計算，其數(shù)值結(jié)果與Clifford等人的實驗結(jié)果的比較如圖5所示。從圖中可以看出，當X=22.93mm時，數(shù)值計算結(jié)果能夠準確體現(xiàn)由非平衡凝結(jié)造成的壓力....

本文編號：4005150