进汽参数对拉伐尔喷管中水蒸气自发凝结的影响

发布时间：2024-07-11 03:00

　　针对不同进汽参数条件下水蒸气从过热区膨胀进入湿蒸汽区的自发凝结规律问题,采用数值模拟方法研究其流过拉伐尔喷管时在非平衡和平衡条件下的凝结特性,分析了进汽参数对水蒸气非平衡凝结过程的过冷度、液滴数、湿度、压比以及马赫数的影响,比较了其平衡凝结和非平衡凝结特性的差异。结果表明:当进汽压力较低时,水蒸气非平衡凝结过冷度较大,压力和马赫数的突跃现象显著;随着进汽压力提高,非平衡凝结造成的参数突跃变化减小,出口湿度逐渐增大,当p/pc为0.8时,出口湿度超过了20%。通过比较水蒸气的平衡凝结和非平衡凝结特性,发现喷管进汽压力较低时,水蒸气非平衡凝结与平衡凝结计算结果的差异显著,Wilson点在平衡态中湿度达到8.40%;而当进汽压力接近临界压力时,平衡凝结的计算结果基本接近非平衡凝结的结果,Wilson点在平衡态中的湿度仅为1.98%。

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【部分图文】：

图2喷管的几何参数[18]

采用Clifford等人的喷管几何模型[18]作为水蒸气凝结流动实验用喷管，图2给出了其几何参数。2.2数值方法及边界条件

图3喷管进出口参数在水蒸气温熵图上的位置

针对图2的喷管几何模型，采用结构化网格剖分计算域，如图4a所示。分别采用网格数为24万、32万、60万、80万进行数值计算，图4b为不同网格数下压比沿喷管轴线的分布，可以看出，不同网格数下的压比较为接近，且当网格数大于32万时，喷管中压力分布趋于一致。因此，本文选取32万的网格开....

图4计算域网格及不同网格数下压比沿喷管轴线的分布

图3喷管进出口参数在水蒸气温熵图上的位置基于网格无关性验证结果，设置喷管进口总压为43kPa，进口总温为366K，湍流模型选用标准k-ε模型，按喷管出口给定超声条件进行计算，其数值结果与Clifford等人的实验结果的比较如图5所示。从图中可以看出，当X=22.93mm时，数值....

图5沿喷管轴线分布压比的数值结果与实验结果对比

基于网格无关性验证结果，设置喷管进口总压为43kPa，进口总温为366K，湍流模型选用标准k-ε模型，按喷管出口给定超声条件进行计算，其数值结果与Clifford等人的实验结果的比较如图5所示。从图中可以看出，当X=22.93mm时，数值计算结果能够准确体现由非平衡凝结造成的压力....

本文编号：4005150