液滴曳力数值计算方法研究及在干燥器中的应用

发布时间：2021-11-20 16:06

　　气体-液滴两相流存在于诸多核动力设备中,分析其两相流动特性对于核动力设备设计有指导意义。液滴曳力是研究气体-液滴两相流的关键,由于核动力设备中两相流处于高温高压状态,实验研究其内部液滴的曳力难度极高。因此,建立液滴曳力数值计算方法,对于分析核动力设备中的气体-液滴两相流具有重要意义。建立液滴曳力数值计算方法:采用DNS耦合VOF的方法模拟单液滴在均匀流场中的受控运动,通过动量守恒方程的体积力源项,对液滴施加控制力使其进入稳态,此时曳力与已知的控制力相等,从而得到曳力。关于液滴控制,当前使用的PID控制方法可能使液滴运动发散。为此,改进液滴控制,得到两种绝对收敛的曳力数值计算方法:（1）对液滴施加微分控制力,建立曳力系数与最终速度的关系式,得到D方法;（2）对液滴施加比例-微分控制力,建立曳力系数与静止位置位移的关系式,得到PD方法。通过分析D、PD方法中液滴运动方程解析解,提出控制参数整定的方法,显著提高了计算效率,使其适用于批量计算。验证上述数值方法,开展了可视化验证实验,包括水滴在静止空气中下落实验、硅油液滴在静水中上升实验,采用高速摄像技术拍摄液滴运动过程,编写了图像处理程序,用... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

波形板干燥器工作原理

图 1.2 标准曳力系数曲线[5]准曳力系数曲线分段拟合，总结了以下公式： 0.82 0.05 3 24Re 0.0116 Re24[1 0.1315Re ] 0.01 Re 20d ppwCC

液滴的内部环流与变形

【参考文献】：
期刊论文
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[3]旋叶汽水分离器试验和数值模拟研究[J]. 李亚洲,熊珍琴,路铭超,程旭,姚彦贵,祖洪彪.  原子能科学技术. 2014(01)
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[5]三维空间液滴运动模型[J]. 张谨奕,薄涵亮,孙玉良,王大中.  清华大学学报(自然科学版). 2013(01)
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博士论文
[1]多液滴运动和碰撞模型研究[D]. 张璜.清华大学 2015
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硕士论文
[1]核电站用波形板汽水分离器的数值模拟与实验研究[D]. 朱俊杰.华中科技大学 2007
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本文编号：3507677