三组分气体超声速凝结过程数值模拟与实验研究

论文摘要

结合液滴成核与生长模型,以及气、液流动控制方程建立了超声速凝结流动数学模型,对空气+水+乙醇三组分（双可凝）气体超声速流动条件下凝结特性进行了数值计算,研究了三组分气体超声速凝结特性影响因素,通过与空气+水双组分（单可凝）气体对比,分析了第二种可凝组分对凝结成核的影响,并开展了实验验证与对比分析。结果表明:随着三组分气体中乙醇含量的升高,Laval喷管内成核率、液滴数均增大,但成核区收窄,液滴生长区向前移动;在入口可凝气体为饱和状态下,升高入口温度与压力均能促进凝结的发生,使Wilson点向喉部移动,进而提高出口气体湿度;与双组分气体相比,三组分气体发生凝结的Wilson点更靠近喉部,出口湿度更大,说明三组分气体发生凝结时,两种可凝气体的凝结过程是相互促进的;Laval喷管沿程压力及Wilson点测试结果与数值计算结果吻合较好,说明所建立的数学模型具有较高的准确性。

论文目录

• 1 Laval喷管结构设计
• 2 超声速凝结流动数学模型
•   2.1 凝结流动控制方程
•   2.2 三组分气体热力学关系
•   2.3 液滴成核和生长模型
•   2.4 湍流模型和计算方法
•   2.5 网格划分和边界条件
• 3 三组分气体凝结流动特性数值模拟
•   3.1 Laval喷管内的凝结流动现象
•   3.2 气体组成对凝结流动的影响
•   3.3 入口温度对凝结流动的影响
•   3.4 入口压力对三组分气体凝结流动的影响
•   3.5 第二种可凝组分对三组分气体凝结成核的影响
• 4 三组分气体凝结流动特性实验
• 5 结论
• 符号说明:

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 曹学文,边江,靳学堂,尹鹏博,杨文

关键词: 三组分气体,超声速,凝结,数值模拟,实验

来源: 石油学报(石油加工) 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,合肥燃气集团有限公司

基金: 国家重点研发计划专项项目(2016YFC0802302,2016YFC0802304),国家自然科学基金项目(51274232,51406240)资助

分类号: TE832

页码: 99-110

总页数: 12

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