Вспененный турбулентный поток — это двухфазный режим потока газа/жидкости , характеризующийся сильно перемешиваемым потоком, в котором газовых пузырьков достаточно для взаимодействия друг с другом и, взаимодействуя, для объединения с образованием более крупных искаженных пузырьков с уникальными формами и поведением в системе. Этот режим потока создается, когда в системе с высокой скоростью газа и низкой скоростью жидкости присутствует большая доля газа . Это важный режим потока для понимания и моделирования из-за его прогностической ценности в процессе кипения в корпусе ядерного реактора .
Поток, в котором количество пузырьков невелико, называется идеально-разделенным пузырьковым потоком. Пузырьки не взаимодействуют друг с другом. По мере увеличения количества пузырьков они начинают сталкиваться друг с другом. Затем возникает ситуация, когда они имеют тенденцию к слиянию, образуя пузырьки-шапочки, и новая сформированная структура потока называется турбулентным вспенивающимся потоком. Пузырьки, возникающие в таком потоке, можно классифицировать как маленькие, большие и искаженные пузырьки. Маленькие пузырьки, как правило, сферические или эллиптические и встречаются в большой концентрации вслед за большими и искаженными пузырьками и близко к стенкам. Большие, эллипсоидальные или пузырьки-шапочки могут быть обнаружены в области ядра потока, а также искаженные пузырьки с сильно деформированным интерфейсом.
Вихревой турбулентный поток часто встречается в промышленных приложениях. Типичным примером является кипящий поток в ядерных реакторах.
Численное моделирование цилиндрических пузырьковых колонн, работающих в режиме вспенивания-турбулентности, было проведено с использованием подхода Эйлера–Эйлера, объединенного с моделью RNG k–ε для турбулентности жидкости [ требуется ссылка ] . Было проведено несколько подходов, включая моделирование пузырьков одного размера, моделирование пузырьков двух размеров и групповое моделирование нескольких размеров (MUSIG).
Формулировки с сохранением массы распада и скорости коалесценции Формулировка с сохранением массы использовалась при расчете распределений размеров пузырьков. Для моделирования одного размера использовалась сила сопротивления Шиллера-Науманна, а для моделирования MUSIG использовалась сила сопротивления Ишии-Зубера . Эмпирическая формулировка сопротивления использовалась для модели пузырька двойного размера. Результаты моделирования усредненной по времени осевой скорости и содержания газа, полученные с помощью трех моделей, сравнивались с экспериментальными данными, полученными в полученной литературе. После сравнения всех трех результатов становится совершенно ясно, что только модели MUSIG с некоторой подъемной силой могут воспроизвести измеренное радиальное распределение содержания газа в полностью развитом режиме течения. Неоднородная модель MUSIG дает немного лучший результат, чем другие модели, при прогнозировании осевой скорости жидкости. Для всех симуляций использовалась модель RNG k–ε, и результаты показали, что эта версия модели k–ε действительно дала сравнительно высокую скорость рассеивания турбулентности и высокий уровень распада пузырьков и, следовательно, рациональное распределение размеров пузырьков. Здесь ad hoc манипуляция скоростями распада была проигнорирована. Взаимные эффекты силы сопротивления, средних размеров пузырьков и характеристик турбулентности, выраженные в результатах моделирования . Уменьшение относительной скорости между двумя фазами происходит из-за увеличения силы сопротивления, и это может привести к уменьшению k и ε. Низкие скорости распада приводят к большому диаметру Заутера , который напрямую связан со скоростями рассеивания турбулентности. Сила сопротивления напрямую зависит от изменения диаметра Заутера.
•Монтойя, Г.; Лукас, Д.; Креппер, Э.; Хэнш, С.; Баглиетто, Э. Анализ и применение обобщенного многополевого двухжидкостного подхода для обработки многомасштабных интерфейсных структур в режимах с высокой долей пустот 2014 Международный конгресс по достижениям в области атомных электростанций – ICAPP 2014. США (2014) •Монтойя, Г.; Баглиетто, Э.; Лукас, Д.; Креппер, Э.; Хёне, Т. Сравнительный анализ режимов с высокой долей пустот с использованием усредняющего многожидкостного подхода Эйлера-Эйлера и концепции обобщенного двухфазного потока (GENTOP) 22-я международная конференция по ядерной инженерии – ICONE 22. Чешская Республика (2014)
Разработка и анализ обобщенной многополевой модели CMFD для обработки различных масштабов интерфейса в вспененно-турбулентных и переходных потоках CFD4NRS-5 – Применение кодов CFD/CMFD к проектированию безопасности ядерных реакторов и их экспериментальная проверка. Швейцария (2014)
[1]