Бурный турбулентный поток - Churn turbulent flow

Бурный турбулентный поток это двухфазный газ / жидкость режим потока характеризуется сильно взволнованным потоком, в котором газ пузыри Их достаточно для того, чтобы они взаимодействовали друг с другом и, взаимодействуя, сливаются, образуя более крупные искаженные пузыри с уникальными формами и поведением в системе. Этот режим потока создается, когда в системе с высоким содержанием газа и низким содержанием газа присутствует большая доля газа. жидкость скорость. Это важный режим потока, который необходимо понять и смоделировать из-за его прогностической ценности в ядерный реактор судно кипящий поток.

Вхождение

Поток, в котором количество пузырьков невелик, 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 их основная концентрация встречается 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, были выполнены с использованием подхода Эйлера – Эйлера, объединенного с Модель RNG k – ε для турбулентности жидкости^{[нужна 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 слияние При расчете распределений размеров пузырьков использовали рецептуру с сохранением массы. Для одноразмерного моделирования использовалась сила сопротивления Шиллера – Науманна, а для моделирования MUSIG - сила сопротивления Исии – Зубера. сила сопротивления использовался. Для модели пузырьков двойного размера использовалась эмпирическая формулировка сопротивления. Результаты моделирования усредненной по времени осевой скорости и удержания газа, полученные с помощью трех моделей, сравнивались с экспериментальными данными, приведенными в полученной литературе. После сравнения всех трех результатов становится ясно, что только модели MUSIG с некоторой подъемной силой могут воспроизвести измеренное радиальное распределение удержания газа в полностью развитом режиме потока. Неоднородная модель MUSIG дает немного лучший результат, чем другие модели в предсказании 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 не принималось во внимание произвольное манипулирование темпами распада. Взаимное влияние силы сопротивления, средних размеров пузырьков и характеристик турбулентности, обусловленных симуляция полученные результаты. Уменьшение относительной скорости между двумя фазами происходит из-за увеличения силы сопротивления, что может привести к уменьшению k и ε. Низкая скорость распада приводит к большому Диаметр Sauter что напрямую связано со скоростью диссипации 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 бурно-турбулентных потоков", 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 Международный конгресс 2014 г. 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]
• Т. Т. Деви Б. Kumar Thermophysics and Aeromechanics 2014, 21, 365–382 [CrossRef]
• Р.М.А. MasoodA. Delgado Chemical Engineering Science 2014, 108, 154–168 [CrossRef]

^[1]

• × М. Поуртузи, Дж. SahuP. Ganesan Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2014, 75, 38–47 [CrossRef]