采用VOF多相流模型和自編程的凝結(jié)模型對(duì)含不凝氣蒸汽的直接接觸凝結(jié)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,研究了不凝氣對(duì)蒸汽直接接觸凝結(jié)過(guò)程中氣羽形態(tài)、溫度和壓力分布的影響。研究結(jié)果表明:數(shù)值計(jì)算較好地復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中的氣羽運(yùn)動(dòng)狀態(tài),在少量不凝氣存在的條件下,顯著抑制了喘振現(xiàn)象的發(fā)生;不凝氣的存在使得凝結(jié)速率降低,在主支管交叉處加強(qiáng)了溫度波動(dòng),但降低了壓力振蕩的峰值,也削弱了負(fù)壓的形成;此外,凝結(jié)壓力振蕩的峰值均出現(xiàn)在溫度波動(dòng)降低的下降邊,這表明喘振區(qū)凝結(jié)壓力振蕩的峰值產(chǎn)生于過(guò)冷水涌入支管的時(shí)刻。 

【文章來(lái)源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

幾何模型與網(wǎng)格劃分

為研究不凝氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蒸汽直接接觸凝結(jié)的影響，不凝氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)取空氣質(zhì)量流率和混合氣體質(zhì)量流率的比值，即空氣占總氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則不凝氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）的表達(dá)式為：式中，Ga為空氣質(zhì)量流量；Gs為蒸汽質(zhì)量流量。

然而，當(dāng)蒸汽中混有少量不凝氣（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%）時(shí)，由于不凝氣的存在，使得凝結(jié)速率降低，傳熱傳質(zhì)惡化，主管內(nèi)過(guò)冷水不再進(jìn)入支管內(nèi)，氣羽持續(xù)在主管內(nèi)變化。實(shí)驗(yàn)拍攝的主管氣羽形態(tài)如圖3a中所示，氣羽不再收縮至支管內(nèi)，但在主管內(nèi)的主氣羽仍呈現(xiàn)周期性的脹大和縮小，同時(shí)會(huì)有少部分空氣泡脫離主氣羽隨著流水流向下游。同時(shí)，由于不凝氣體的存在，在主氣羽表面呈現(xiàn)出明顯的泰勒-瑞利不穩(wěn)定現(xiàn)象，此現(xiàn)象是由于氣液接觸界面的凝結(jié)所導(dǎo)致的。此外，數(shù)值模擬結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)中觀察到的氣羽變化特征吻合�？梢钥吹�，從220 ms～500 ms，主管內(nèi)氣羽膨脹到最大值之后又縮小至最小，但氣羽始終都在主管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于蒸汽的凝結(jié)，會(huì)出現(xiàn)一些游離于氣羽之外的氣泡。圖4為不凝氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，隨著凝結(jié)的進(jìn)行，不凝氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布。由圖4中可以看出，隨著凝結(jié)的進(jìn)行，氣液界面處會(huì)形成一層不凝氣層，從而使得蒸汽與過(guò)冷水隔離開，導(dǎo)致凝結(jié)速率下降，傳熱傳質(zhì)惡化。當(dāng)氣羽達(dá)到最大值時(shí)，由于凝結(jié)氣羽開始收縮，此時(shí)不凝氣層被打破，脫離氣羽的氣泡逐漸凝結(jié)，最終形成局部飽和壓力下的濕空氣泡。220 ms之后，不凝氣的集聚逐漸明顯，最終形成的不凝氣泡一部分散布在凝結(jié)氣羽附近，而有一些氣泡則流向下游。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不凝結(jié)氣體對(duì)蒸汽浸沒射流壓力振蕩的影響[J]. 從躍磊,王迎春,陳偉雄,種道彤,嚴(yán)俊杰.  中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]蒸汽空氣混合物與過(guò)冷水直接接觸凝結(jié)研究[J]. 楊小平,陳旖,李濤,宗瀟,劉繼平,嚴(yán)俊杰.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(11)



本文編號(hào)：3483171