Laval喷管中CO_(2)凝结特性数值模拟研究

作     者：杨玉 吴家荣 韩煜航 吴帅帅 蒋世希 李凯伦 张一帆 李红智 YANG Yu;WU Jiarong;HAN Yuhang;WU Shuaishuai;JIANG Shixi;LI Kailun;ZHANG Yifan;Li Hongzhi

作者机构：西安热工研究院有限公司陕西西安710054 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.51806172) 

出 版 物：《电力科技与环保》 (Electric Power Technology and Environmental Protection)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      码：465-470,504页

摘      要：超临界二氧化碳压缩机是超临界二氧化碳循环的关键核心设备之一,压缩机入口参数接近临界点,叶轮附近的局部加速现象会引发两相区的出现,这可能会对压缩机的安全稳定运行带来隐患。为了深入认识并找出解决该问题的方法,本文将液滴凝结经典成核和生长模型以离散颗粒模型(discrete particle mode,DPM)的形式嵌入流体计算模型,开发出描述超临界二氧化碳凝结的CFD-DPM数值模拟方法,并验证其可靠性。数值模拟结果表明,该方法模拟出的结果与实验数据相符较好。Laval喷管的渐缩部分工质压力急剧降低,达到了很高的过饱和度状态,穿过亚稳态区进入凝结区域,创造极为有利于凝结的环境,因此二氧化碳工质在这个位置集中凝结,即成核率最大的位置出现在x=-0.012 m位置处,最大值约为2.58×10^(25)个/(m^(3)·s)。在二氧化碳凝结的同时,释放出来的热量使工质状态向亚稳态区域偏移,液滴凝结的驱动力减弱,液滴的成核速率和生长速率减缓。本文提出的CFD-DPM方法具有详细描述凝结液滴演化规律的功能,可应用在超临界二氧化碳压缩机的模拟中,有望展示压缩机叶轮进口的凝结液滴的发展演化规律,为高性能超临界二氧化碳压缩机的设计和优化提供高效手段。

主 题 词：二氧化碳凝结 Laval喷管 数值模拟 离散颗粒模型 

学科分类：080702[080702] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.19944/j.eplep.1674-8069.2023.06.001

馆 藏 号：203125210...