Материал: Гидрогазодинамика. учебное пособие. Муравьев А.В., Кожухов Н.Н

- для турбулентных величин предполагают равенство нулю турбулентной энергии и нормальной производной скорости диссипации на стенках канала:

/ n 0.

Выбираем модель турбулентности: «standart» – k модель турбулентности, так ее область применения полностью удовлетворяет требованиям поставленной задачи. На входе задаем массовый расход 1,87 кг/с, а на выходе статическое давление 67 атм.

Выбираем раздельный (segregated) решатель (solver), в котором сначала производится раздельное решение уравнений количества движения в проекциях на оси принятой системы координат, затем производится коррекция давления и скорости, затем – решение уравнений переноса для скалярных величин (кинетической энергии турбулентности и т.п.), после чего происходит проверка сходимости.

После 75 итераций решение сходится. Значения критериев сходимости: неразрывности: 0,01; турбулентной кинетической энергии 0,01; диссипации турбулентной кинетической энергии 0,01.

Вконце (post-processing) осуществляется анализ полученных результатов,

атакже принимается решение об окончании, или продолжении процесса решения задачи.

По результатам расчетов определяем зону дробления капель по интенсивности изменения характеристик потока (стабилизации скорости, давления и интенсивности турбулентности) (рис. 5.26-5.35). На остальном участке может происходить только испарение капель. На рис. 5.36 приведен график сходимости решения.

Рис. 5.26. Распределение полного давления, атм

115

Рис. 5.27. Распределение полного давления (увеличение в области входа), атм

Рис. 5.28. Распределение динамического давления, атм

Рис. 5.29. Распределение динамического давления (увеличение в области входа), атм

116

Рис. 5.30. Распределение статического давления, атм

Рис. 5.31. Распределение статического давления (увеличение в области входа), атм

Рис. 5.32. Векторы скорости, м/с

117

Рис. 5.33. Векторы скорости (увеличение в области входа), м/с

Рис. 5.34. Распределение интенсивности турбулентности, %

Рис. 5.35. Распределение интенсивности турбулентности (увеличение в области входа), %

118

Рис. 5.36. График сходимости решения

Определим зону дробления и критический диаметр капли.

На основании расчетов первого этапа решения задачи определяем длину зоны дробления капель воды в потоке парогаза равной 300 мм. Длина зоны дробления определялась по стабилизации скорости, давления и интенсивности турбулентности.

Дробление капель в турбулентном потоке жидкости происходит в том случае, когда интенсивность турбулентных пульсаций скорости диспергирующей жидкости превосходит некоторую критическую величину, разную для различных размеров капель. Другими словами, для турбулентного поля заданной интенсивности диспергирующей жидкости существует определенный размер жидких капель диспергируемой жидкости, такой, что капли с радиусом больше некоторой определенной величины (капли больше критического радиуса) могут быть раздроблены. Для критического радиуса известна следующая формула

где - коэффициент поверхностного натяжения диспергируемой жидкости; kf - числовой коэффициент;

- плотность жидкости капли;

L* - макромасштаб турбулентности;

119