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试议流体力学微通道Taylor流与气液两相流型模拟

收藏本文 2024-04-06 点赞:27157 浏览:120979 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文对微通道中Taylor流流体力学特性及气液两相流型进行模拟探讨,采取了适当网格划分策略探讨Taylor流流体力学特性,考察了流体物性对流型图的影响。提出了一种用于微通道气液两相流模拟的渐变网格的划分策略,用以捕捉气液两相流在微通道壁面处的液膜。藉此建立了微通道气液两相Taylor流的二维模拟计算模型,在商用FLUENT软件和VOF模型下,针对不同的气液相表观流速,模拟了不同截面宽度(0.1mm~1mm)的T型结构微通道气液两相流。渐变网格的划分策略既能保证准确地捕捉到微通道壁面处的液膜又能保证计算的高效性。通过这种策略得到的流体力学特性的模拟结果与前人的实验数据和经验关联式都吻合的很好。本论文总结了在建立物理模型时渐变网格划分的主要规律,以保证能够稳定而准确地捕捉到液膜。由于液膜厚度的大小对气液弹长度的预测会产生一定的影响,由此提出了新的气液弹长度预测的经验关联式,本论文把文献中的气液弹长度经验关联式和气液弹长度的实验数据与新的气液弹长度经验关联式进行比较,进一步证明了新气液弹长度经验关联式的准确性和可靠性。建立了T型结构微通道气液两相流型的物理模型和二维数学模型,首先验证了网格密度的大小对模拟结果没有影响,进一步模拟出不同气液相表观流速下的流型,发现模拟结果与文献中的实验结果相吻合,以而说明本论文所建立的数学模型和求解算法的合理性。模拟历程中通过转变液相组成,考察了粘度和表面张力对气液两相流型分布的影响,与前人的实验结果进行比较。模拟探讨表明:液相流体粘度的转变,对流型分布图的影响很小;而随着表面张力的减小,Taylor流的区域在逐渐减小,这说明表面张力对Taylor流的形成有较大的影响。关键词:微通道论文Taylor流论文CFD论文流体力学特性论文渐变网格论文液膜厚度论文流型图论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-8

    第一章 文献综述8-23

    1.1 微通道特性8-9

    1.2 微通道气液两相流型及流型图9-14

    1.2.1 微通道气液两相流9-11

    1.2.2 微通道气液两相流型图11-14

    1.3 微通道气液两相 Taylor 流14-18

    1.3.1 液膜厚度14-15

    1.3.2 气含率15

    1.3.3 气泡的速度15-16

    1.3.4 微通道单元压力降16-17

    1.3.5 气泡和液弹长度17-18

    1.4 微通道气液两相流的数值模拟18-21

    1.4.1 计算流体力学及商用软件18-20

    1.4.2 多相流模型20-21

    1.5 本课题探讨内容21-23

    第二章 微通道气液两相 Taylor 流的数值模拟的渐变网格法23-39

    2.1 Taylor 流微通道的模型化24-28

    2.1.1 几何模型的建立24

    2.1.2 模型检测设和制约方程24-26

    2.1.3 初始条件和边界条件26

    2.1.4 渐变网格的划分策略26-28

    2.1.5 数值求算策略28

    2.2 模拟结果与讨论28-35

    2.2.1 数值模拟策略的比较29-30

    2.2.2 模型的合理性验证30-35

    2.3 T 型结构微通道气液弹长度的预测35-38

    2.4 小结38-39

    第三章 T 型微通道气液两相流型的数值模拟39-53

    3.1 T 型结构微通道的模型化39-43

    3.1.1 几何模型的建立39-40

    3.1.2 模型检测设和制约方程40-41

    3.1.3 初始条件和边界条件41-42

    3.1.4 数值求算策略42-43

    3.2 模拟结果与讨论43-51

    3.2.1 模拟结果合理性验证43-47

    3.2.2 粘度对两相流流型的影响47-49

    3.2.3 表面张力对两相流流型的影响49-51

    3.3 小结51-53

    第四章 结论与展望53-55

    4.1 结论53-54

    4.2 展望54-55

    符号说明55-56

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