超声速喷管内CO2气体凝结特性研究

摘要：

基于欧拉——欧拉双流体模型,建立气相及液相流动控制方程组,结合凝结成核与液滴生长理论,对喷管内CO2气体的凝结特性进行了数值模拟研究.结果表明,采用的数学模型和数值计算方法可较准确地反映喷管内气体的凝结流动过程.CO2气体凝结潜热较小,凝结冲波现象不明显;气体进入喷管特别是在经过喉部之后,在马赫数增大的同时,压力和温度降低,过冷度增加,最大可至30 K左右,并于凝结发生后快速下降至约5 K;CO2气体成核过程在时间和空间上表现出急剧性.凝结起始位置距喉部约2.21 m m,成核率由0激增至2.04×1021 m-3·s-1,液滴数目达到1015的数量级;凝结核心形成后,气体分子在一定的过冷度下在液滴表面团聚、液化,液滴半径和湿度迅速增加.成核过程结束后,已有凝结核心仍能不断生长,至喷管出口处液滴半径增至1.46×10-7 m,湿度可达0.0935.

关键词：超声速、CO2、气体、喷管、凝结、酸性组分、天然气

所属期刊栏目：46

分类号：TE86(石油、天然气储存与运输)

资助基金：国家重点研发计划专项"应急处置与安全保障技术研究"2016Y FC0802304;国家自然科学基金项目"基于流体高速膨胀特性的天然气液化机理研究"51274232;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目"天然气超声速旋流脱二氧化碳机理研究"16CX06004A

在线出版日期：2018-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

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