兩相反應流

基本介紹

• 中文名：兩相反應流
• 外文名：two-phase reacting flow
• 一級學科：航空航天
• 二級學科：空氣動力學
• 套用：飛行術語
• 兩相流：兩相物質(至少一相為流體）

兩相流

兩相流是兩相物質(至少一相為流體)所組成的流動系統。若流動系統中物質的相態多於兩個，則稱為多相流，兩相或多相流是化工生產中為完成相際傳質和反應過程所涉及的最普遍的粘性流體流動。有相變時的傳熱、塔設備中的氣體吸收、液體精餾、液體萃取以及攪拌槽或鼓泡塔中的化學反應過程等，都涉及兩相流。

通常根據構成系統的相態分為氣液系、液液系、液固系、氣固系等。氣相和液相可以以連續相形式出現，如氣體-液膜系統；也可以以離散的形式出現,如氣泡-液體系統，液滴-氣體系統。固相通常以顆粒或團塊的形式處於兩相流中。

兩相流的流動形態有多種。除了同單相流動那樣區分為層流和湍流外，還可以依據兩相相對含量（常稱為相比）、相界面的分布特性、運動速度、流場幾何條件（管內、多孔板上、沿壁面等）劃分流動形態。對於管內氣液系統，隨兩相速度的變化，可產生氣泡流、塞狀流、層狀流、波狀流、衝擊流、環狀流、霧狀流等形態；對於多孔板上氣液系可以產生自由分散的氣泡、蜂窩狀泡沫、活動泡沫、噴霧等形態。

環形燃燒室兩相反應流

對於現代燃燒室，擴壓器和火焰筒的良好匹配是達到高性能的重要條件現代燃燒室形狀複雜，無論實驗還是理論研究都有很大困難計算流體力學（CFD）的不斷發展為研究工作開闢了新的道路，數值模擬相對於試驗優點明顯，計算結果可作為試驗結果的補充，對試驗方案的選取有指導作用。目前，國內外對燃燒室的數值研究大多是分別針對擴壓器或火焰筒進行的，有文獻雖把整體燃燒室作為研究對象，但僅計算了冷態流場，雷雨冰把燃燒室作為一個整體，數值模擬燃燒室三維二相反應流流玩由於擴壓器突擴段格線線在整個燃燒室的坐標體系中，分別對應於擴壓器和火焰筒的不同格線線，無法在同一坐標系下求解，需採取措施解決。雷雨冰在擴壓器和環形通道的連線處把格線分割開來，把燃燒室分成前後兩個區域，並在分割區設定一段重疊區分屬前後區域數值計算中把前後區域作為一個整體，通過程式的合理布置，實現了疊代過程重疊區對應點參數的即時傳送，解決了這一難題。

渦流器燃燒室頭部兩相反應流

隨著計算燃燒學的逐漸發展，在航空發動機的設計和驗證中用數值計算替代部分試驗已成為可能。國內外對燃燒室進行數值與試驗研究大都針對渦噴或渦扇發動機而很少涉及小型渦軸發動機，如H. C. Mongia等人數值分析影響CFM56和GE90等渦流器性能的各種因素以及不同紊流模型對渦流器流場計算的影響，G. G. Manampathy等人利用商業程式FLUENT6. 0數值計算CFM56渦流器火焰筒油霧燃燒流場，並利用PDPA和LDV對其進行相應的實驗研究。蔡文祥研究一種裝有斜切徑向渦流器(見圖)的渦軸發動機環形燃燒室頭部，在其火焰筒內外環壁面上開有主燃孔、摻混孔和氣膜冷卻孔。而此斜切徑向渦流器(又稱為渦流器)是由開有斜切孔空氣套(主渦流器)和徑向渦流器幅IJ渦流器)兩個基本部分組成。來流一是通過周向均布的6個斜切圓孔進入主渦流器內，二是通過由8個周向均布的彎葉片組成的葉柵通道的徑向渦流器進入渦流器內，兩股旋量和方向不同的旋流在空氣套出口，渦流器的尾緣處相遇進行混合，形成兩股旋轉方向相反的反向雙旋流。在火焰筒頭部生成火焰穩定所要求的回流區。由於渦流器沿火焰筒周向均布，故只需計算帶有一個渦流器頭部扇形區域。因帶渦流器燃燒室形狀複雜，蔡文祥採用偏微分方程和分區法生成三維貼體格線，在任意曲線坐標系下利用修正ke雙方程紊流模型、修正EDMA rrheniu s紊流燃燒模型、六通量熱輻射模型以及顆粒群軌道模型等對三維兩相化學反應流場進行計算，數值分析徑向渦流器幾何尺寸的改變對帶渦流器燃燒室頭部兩相反應流場的影響。計算所得的速度矢量、溫度以及組分濃度等分布可為渦流器的最佳化設計提供有用的依據。