Влияние межфазного трения на характеристики истечения двухфазной смеси в среду с высокой плотностью

Abstract

Numerical modeling of dispersed two-phase mixture outflowing into a high density medium with the droplets of different sizes has been done. The results of the numerical simulation and the quasi-stationary asymptotic simplified model have been compared. The paper presents the characteristic parameters of the calculation: the evolution of both the gas cavity size and cavity pressure, the pressure and void fraction distribution in the computational domain as well. It was found that the interface slipping effect significantly affects the dynamics and the characteristics of coolant steady-state outflow. It is shown that the growth rate of the gas cavity, obtained by the simplified model, is higher than in the numerical simulation one. Minimal growth rate has been obtained with a gas cavity of small droplet size 5-10 m, virtually in the absence of slipping. The results of numerical calculations for two-velocity model and the results obtained using the asymptotic quasi-stationary model, have a satisfactory agreement at large times. The difference between the approximate and exact calculation is reduced, when the vessel pressure is increased.

Выполнено численное моделирование истечения дисперсной двухфазной смеси в среду с высокой плотностью при различных размерах капель. Проведено сравнение результатов численного моделирования и расчета по асимптотической упрощенной квазистационарной модели. В работе приведены характерные параметры расчета: эволюция размеров газовой полости и давление в ней, распределение давления и объемного паросодержания по расчетной области. Установлено, что эффект скольжения фаз существенно влияет на динамику и на характеристики стационарного истечения. Показано, что скорость роста газовой полости, полученная по упрощенной модели, выше, чем при численном моделировании. Минимальная скорость роста газовой полости получена при небольших размерах капель 5-10 м, т. е. практически в отсутствие скольжения. Результаты численных расчетов по двухскоростной модели и результаты, полученные при использовании асимптотической квазистационарной модели, имеют удовлетворительное согласие на больших временах. При увеличении начального давления в объеме, из которого происходит истечение, разница между упрощенной моделью и численным расчетом уменьшается.