Турбулентный поток с перемешиванием представляет собой двухфазный режим потока газа / жидкости, характеризующийся сильно возбужденным потоком, при котором газовых пузырьков достаточно для взаимодействия друг с другом и, при взаимодействии, они сливаются, образуя более крупные искаженные пузырьки с уникальными формами и поведением. система. Этот режим потока создается, когда в системе присутствует большая доля газа с высокой скоростью газа и низкой скоростью жидкости . Это важный режим потока , чтобы понять и модель из - за его прогностическую ценность в ядерном реакторе емкости потока кипения .
Вхождение
Поток, в котором количество пузырьков невелико, называется потоком с идеально разделенными пузырьками. Пузырьки не взаимодействуют друг с другом. По мере увеличения количества пузырьков они начинают сталкиваться друг с другом. Затем возникает ситуация, когда они имеют тенденцию сливаться, образуя пузырьки на крышке, и образующийся новый режим потока называется бурным турбулентным потоком. Пузырьки, возникающие в таком потоке, можно разделить на маленькие, большие и искаженные. Маленькие пузырьки обычно имеют сферическую или эллиптическую форму и встречаются в большой концентрации после больших и искаженных пузырьков и вблизи стенок. Большие, эллипсоидальные пузырьки или пузырьки с крышкой могут быть обнаружены в центральной области потока, а также искаженные пузырьки с сильно деформированной границей раздела.
Бурный турбулентный поток обычно встречается в промышленных приложениях. Типичный пример - кипящий поток в ядерных реакторах.
Численное моделирование течений в пузырьковой колонне в турбулентном режиме перемешивания
Численное моделирование цилиндрических пузырьковых колонн, работающих в турбулентно-перемешивающем режиме, было выполнено с использованием подхода Эйлера-Эйлера, объединенного с моделью RNG k – ε для турбулентности жидкости [ необходима цитата ] . Было реализовано несколько подходов, включая моделирование пузырьков одного размера, моделирование пузырьков двойного размера и групповое моделирование нескольких размеров (MUSIG).
Составы с сохранением массы распада и составы с сохранением скорости коалесценции использовали в вычислении распределений пузырьков по размерам. Для одноразмерного моделирования использовалась сила сопротивления Шиллера – Науманна, а для моделирования MUSIG - сила сопротивления Исии – Зубера . Для модели пузырьков двойного размера использовалась эмпирическая формулировка сопротивления. Результаты моделирования усредненной по времени осевой скорости и удержания газа, полученные с помощью трех моделей, были сопоставлены с экспериментальными данными, опубликованными в полученной литературе. После сравнения всех трех результатов становится очень ясно, что только модели MUSIG с некоторой подъемной силой могут воспроизвести измеренное радиальное распределение содержания газа в полностью развитом режиме потока. Неоднородная модель MUSIG дает немного лучший результат, чем другие модели, в прогнозировании осевой скорости жидкости. Для всех симуляций использовалась k – ε модель ГСЧ, и результаты показали, что эта версия k – ε модели действительно дает сравнительно высокую скорость диссипации турбулентности и высокий разрыв пузырьков и, следовательно, формируется рациональное распределение пузырьков по размерам. Здесь было проигнорировано специальное манипулирование темпами распада. Взаимное влияние силы сопротивления, средних размеров пузырьков и характеристик турбулентности основано на результатах моделирования . Уменьшение относительной скорости между двумя фазами происходит из-за увеличения силы сопротивления, что может привести к уменьшению k и ε. Низкая скорость разрушения приводит к большому диаметру заутера, который напрямую связан со скоростью рассеяния турбулентности. На силу сопротивления напрямую влияет изменение диаметра заутера.
Рекомендации
- Montoya, G .; Liao, Y .; Лукас, Д .; Креппер Э. «Анализ и применение двухжидкостной многополевой гидродинамической модели для турбулентных течений», 21-я Международная конференция по ядерной инженерии - ICONE 21 . Китай (2013)
- Montoya, G .; Baglietto, E .; Лукас, Д .; Креппер, Э. «Обобщенный многополевой двухжидкостный подход для обработки многомасштабных межфазных структур в режимах с высоким содержанием пустотных фракций», MIT Energy Night 2013. Кембридж, Массачусетс, США (2013)
• Монтойя, G .; Лукас, Д .; Krepper, E .; Hänsch, S .; Баглитто, Э. Анализ и применение обобщенного многополевого двухжидкостного подхода для обработки многомасштабных межфазных структур в режимах с высоким содержанием пустотных фракций, 2014 Международный конгресс по достижениям в атомных электростанциях - ICAPP 2014. США (2014) • Монтойя , ГРАММ.; Baglietto, E .; Лукас, Д .; Krepper, E .; Хоне, Т. Сравнительный анализ режимов с высоким содержанием пустотных фракций с использованием подхода Эйлера-Эйлера с усреднением нескольких жидкостей и концепции обобщенного двухфазного потока (GENTOP) 22-я Международная конференция по ядерной инженерии - ICONE 22. Чешская Республика (2014)
- Montoya, G .; Baglietto, E .; Лукас, Д .; Креппер, Э.
Разработка и анализ обобщенной многополевой модели CMFD для обработки различных межфазных масштабов в турбулентных и переходных потоках CFD4NRS-5 - Применение кодов CFD / CMFD для проектирования безопасности ядерных реакторов и их экспериментальная проверка. Швейцария (2014)
- https://www.hzdr.de/db/!Publications?pSelTitle=18077&pSelMenu=-1&pNid=3016
- Shuiqing Zhan, Mao Li, Jiemin Zhou, Jianhong YangYiwen Zhou Applied Thermal Engineering 2014, 73, 803–816 [CrossRef]
- TT DeviB. Kumar Thermophysics and Aeromechanics 2014, 21, 365–382 [CrossRef]
- RMA MasoodA. Delgado Chemical Engineering Science 2014, 108, 154–168 [CrossRef]
- × M. Pourtousi, JN SahuP. Ganesan Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2014, 75, 38–47 [CrossRef]
- ^ • Лицзя Сюй, Цзихун Ся, Сяофэн Го и Цайся Чен Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53 (12), 4922-4930 [Полный текст ACS] [PDF (1741 KB)] [PDF со ссылками (526 KB) ]