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气液两相双流体模型与数值分析

A GAS-LIQUID TWO-PHASE TWO-FLUID TURBULENT MODEL & NUMERICAL ANALYSES
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摘要

气液两相流动现象广泛存在于动力、化工、核能、制冷、石油、冶金等工业设备中,但对其分析和研究仍停留在经验和半经验水平上。随着计算机技术和数值分析方法的迅速发展,人们普遍认为,为了更清晰的了解气液两相流体流动的机理,试验研究需与数值模拟同步进行,互相补充。本文采用欧拉法对泡状流气液两相湍流流动进行了理论研究和数值分析。为了充分考虑两相间双向耦合作用,在详细分析与讨论已有各种模型的基础上,提出了气液两相双流体湍流k―ε―kg-εg模型,此模型能够全面考虑气泡湍动能本身的对流、扩散、生成和耗散、以及与流体之间的相互偶合作用,是一种全新的模型。本模型采用体积平均法详细推导出气液两相流动双流体湍流k―ε―kg-εg模型的瞬时控制方程组,再采用Reynolds时间平均法得到了可用于计算的气液两相流动控制方程组。本文在交错网格技术基础上,采用原始变量法,以物理速度分量—逆变分量为求解变量,通过求解Poisson方程组生成网格。将直角坐标系下的方程组转换为附体坐标系下的方程组。并建立起气液两相流动基本控制方程组的对流扩散通用形式,依此编制了计算程序,用其进行数值计算单相流体在弯管中的湍流流动和层流流动,以及数值分析管内三维两相流体的流动。对于弯管内部单相流场,计算结果和实验对比吻合程度是令人满意的。而管内部双相流场的数值分析说明了k―ε―kg-εg气液两相双流体湍流模型的可应用性。

关键词

作者机构

能源与动力工程学院
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