部分重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究

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1、部分重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究第４１卷第４期２０１４年７月华北电力大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶ０１．４１．Ｎｏ．４Ｊｕｌ．，２０１４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ＩＳＳＮ．１００７—２６９１．２０１４．０４．１４部分重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究黄娜１，周云龙２，高聚３（１．华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京１０２２０６；２．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林１３２０１２；３．中机国能电力工程有限公司，

2、上海２０００６１）摘要：采用数值方法，基于流体体积模型（ＶＯＦ）模型对部分重力环境下水平方管内空气一水两相流和制冷剂Ｒ１３４ａ蒸汽一液体两相流进行数值研究，通过对数值结果的统计分析，得到两种混合物在不同重力环境下的压降分布。结果表明，与常重力环境相比，部分重力下两种混合物的压降明显较大，且分别随气、液速度的增大而增大；相同工况下，Ｒ１３４ａ蒸汽～液体两相流的压降小于空气一水的压降。将得到的压降数值计算结果与均相流模型、Ｆｒｉｅｄｅｌ模型和Ｃｈｉｓｈｏｌｍ模型依次进行了对比。重新根据分液相—————————————

3、——————————————————————————————————Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数将流动分为层流区、过渡区和紊流区，并对Ｃｈｉｓｈｏｌｍ关系式进行了修正。结果表明，修正后的压降模型能较好地预测部分重力环境下的气液两相流动压降。关键词：部分重力；两相流；压降；ＶＯＦ；数值分析中图分类号：ＴＫ１２４文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２６９１（２０１４）０４—００８８—０７Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｕｎｄｅｒｐａｒｔｉａｌｇ

4、ｒａｖｉｔｙｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｑｕａｒｅｃｈａｎｎｅｌＨＵＡＮＧＮａｌ，ＺＨＯＵＹｕｎ．１０ｎ９２，ＧＡＯＪｕ３ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＤｉａｎｌｉ３．Ｄｅｓｉｇｎｄｉｖｉｓｉｏｎ，ＣｈｉｎａＳｉｎｏｇｙＥｌｅｃｔｒｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌ

5、ｉｎ１３２０１２，Ｃｈｉｎａ；ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６１，Ｃｈｉｎａ）———————————————————————————————————————————————ｔｈｅａｉｒ－ｗａｔｅｒｔｗｏＡｂｓｔｒａｃｔ：ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍａｋｅｓｆｌｏｗａｎｄｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔＲ１３４ａｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏｍｉｘｔｕｒｅｓａｒｅｕｓｅｏｆｖｏｌｕｍｅｏｆｆｌｕｉｄ（ＶＯＦ）ｍｅｔｈｏｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｐｈａｓｅｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｕｎ

6、ｄｅｒｐａｒｔｉａｌｇｒａｖｉｔｙ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｏｆｔｈｅｇｉｖｅｎｂｙｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｓｏｆｔｈｅｔｗｏｍｉｘｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｍｉ—ｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｉｓｂｉｇｇｅｒｐｈａｓｅｆｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｔｈａｎｎｏｒｍａｌｇｒａｖｉｔｙ．Ｂｏｔｈｏｆｔｈｅｍｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｇａｓａｎｄｌｉｑｕｉｄ．Ｔｈｅｔｗｏｄｒｏｐｏ

7、ｆＲ１３４ａｖａｐｏｒ—ｌｉｑｕｉｄｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎａｉｒ－ｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉ—ａｒｅｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐａｌｓｏｕｓｅｄｆｏｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ———————————————————————————————————————————————ｉｓｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄｂｙｗｉｔｈｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｆｌｏｗｍｏｄｅｌｓ，ＦｒｉｅｄｅｌｍｏｄｅｌｓａｎｄＣｈｉｓｈｏｌｍａｓｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅｔｗｏｐｈａ

8、ｓｅｆｌｏｗａｎｄｔｕｒｂｕｌｅｎｔｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄｒｅｌａｔｉｏｎａｓｔａｔｅｔｈｅｌｉｑｕｉｄＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｌａｍｉｎａｒｒｅｇｉｏｎ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎｃｏｒ—ｍｏｄｉｆｉｅｄＣｈｉｓｈｏｌｍｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｔｗｏｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄＣｈｉｓｈｏｌｍｄｒｏｐｕｎｄｅｒｍｉｃｒ