多相流热动力学基础(数值模拟)VIP免费

两相流动力学的数理模型 一、均相流动模型 均相流动模型就是把气液两相混合物看作一种均匀介质，这种介质具有均一的流动参数，其物理特性参数取两相介质相应参数的平均值。因此可按单相介质处理均相流模型的流体力学问题。由于这种模型回避了相之间的相互作用，对非均匀混合的情况误差较大。使用均相流模型对于泡状流（尤其是沫状流和雾状流）具有较高的精确性；对于弹状流和块状流需要进行时间平均修正；对于分层流、波状流和环状流，则误差较大。 均流模型的基本假设是：①气液两相流的实际流动速度相等；②两相介质间处于热力学平衡状态，压力、密度等互为单值函数；③在计算摩擦阻力和压力损失时使用单相介质阻力系数。 由上述假设可知：uuulg＝＝，滑动比1glsuu＝，真实含气率与体积含气率相等，真实密度与流动密度相等()。 对于稳定的一维均相流动，其基本方程有 １、连续性方程 根据质量守恒原理，可得 Ｍ＝＝常数uA （1） ２、动量方程 在一维流场中任取一长为 dz的微小流段，其直径为Ｄ，过流断面面积为Ａ，如图一所示，现沿流动方向建立动量方程。 图一 均相流动模型 作用在微小流段上的质量力只有重力，其沿ｚ方向的分力为singAdz； 作用在微小流段上的表面力有压力A)dpp(pA和切向力dF。 由动量定律，可得如下动量方程： MdusingAdzdFAdp＝ (2) 或写成 AdzMdusingAdzdFdzdp＝ (3) ３、能量方程 利用工程流体力学中的热焓形式能量方程 di)2u(d)singz(ddwdwdq2f＝ (4) 根据热力学第一定律 dppdde)p(ddedi＝＝ pddedq 故 di ＝dpdq 由此可得 dw)2u(ddzsingdwdp2f＝ (5) 式中：dq ──单位质量流体吸收的热量，包括由外界直接吸收的热量和由机械能散失转变 成的热量； dw ──单位质量流体对外所作的功； fdw──单位质量流体由于摩擦而散失的机械能； di──单位质量流体焓的增量； de──单位质量流体内能的增量； υ ──两相混合物的比容，υ ＝1 。 在不考虑系统对外作功，即 dw=0时，均流模型两相流能量方程变成： )2u(ddzsingdwdp2f＝ 或 AdzMdusingdzdwdzdpf＝ (6) 4、均流模型简化压差计算式 在工程实际问题中，常常需要计算压差，如对均流模型动量方程作些简化，则可得到压差计算式。 动量方程式(2)中的切向力 dF按流体与管壁的摩擦力考虑，...