Podstawowym celem niniejszej pracy jest zaprezentowanie własnego
modelu przepływu pęcherzykowego w warunkach braku generacji fazy
parowej, który w praktyce inżynierskiej umożliwiłby wyznaczanie oporów
przepływu, jak i współczynników przejmowania ciepła. Przedstawiony w
dalszej części pracy model oparty jest na dwóch hipotezach, a
mianowicie pierwszej, polegającej na sumowaniu dyssypacji pochodzącej,
z jednej strony, od przepływu cieczy, a z drugiej, od obecności
pęcherzyków w przepływie. Drugą hipotezą przedstawionej pracy jest
postulowanie dodatkowej prędkości obrotowej pęcherzyków,
odpowiedzialnej za zjawisko grupowania się pęcherzyków w okolicy
ścianki lub rdzenia przepływu (ang. wall peaking i core peaking), czyli
tzw. maksimum przy ściance i maksimum w rdzeniu. Wyniki uzyskane za
pomocą modelu opartego na tych hipotezach zostały skonfrontowane z
danymi eksperymentalnymi. W porównaniu uzyskano zadowalającą zgodność
pomiędzy obliczeniami i danymi eksperymentalnymi.
Jednym z dodatkowych celów niniejszej pracy jest własne
krytyczne przedstawienie najnowszych technik modelowania przepływów
dwufazowych, a w szczególności przepływów pęcherzykowych typu
gaz-ciecz. W niniejszej pracy skoncentrowano się głównie na
przedstawieniu modelu dwupłynowego czteropolowego i jego omówieniu oraz
porównaniu z własnym modelem. Model dwupłynowy czteropolowy w chwili
obecnej uważany jest za najbardziej ogólny i oferujący największe
możliwości rozwoju.
Przedstawiona praca wskazuje również na szereg zagadnień,
których rozwiązanie przyczyni się do lepszego rozumienia zagadnień
modelowania przepływów dwufazowych, a w szczególności przepływów
pęcherzykowych. Takim problemem jest na przykład wpływ ścianki na ruch
poprzeczny i wzdłużny pęcherzyka w przepływie dwufazowym, rozkład
prędkości względnej pęcherzyków, oddziaływanie między pęcherzykami oraz
szereg innych zjawisk zasygnalizowanych między innymi w niniejszej
pracy.
Spis treści:
Spis ważniejszych oznaczeń
1. WSTĘP
2. CEL PRACY
3. WPROWADZENIE DO PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH
3.1. Przepływy dwufazowe adiabatyczne i nieadiabatyczne
3.2. Struktury przepływu dwufazowego
3.2.1. Kanały pionowe
4. MODELOWANIE MATEMATYCZNE PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH
4.1. Opis przepływu w skali mikroskopowej
4.2. Opis w skali makroskopowej
4.2.1. Model dwupłynowy czteropolowy
4.3. Modelowanie międzyfazowej wymiany pędu
5. SPECYFIKA PRZEPŁYWÓW PĘCHERZYKOWYCH
5.1. Zjawiska grupowania się pęcherzyków podczas przepływu
5.2. Przegląd istniejących modeli stopnia zapełnienia
5.3. Podstawy teoretyczne modelowania stopnia zapełnienia
5.3.1. Model Bankoffa
5.3.2. Model Beyerleina
6. KONCEPCJA WŁASNEGO MODELU PRZEPŁYWU
6.1. Model dwufazowego przepływu pęcherzykowego
6.2. Mechanizm przemieszczania się pęcherzyków
6.2.1. Pierwsza składowa prędkości obrotowej pęcherzyków
6.2.2. Druga składowa prędkości obrotowej pęcherzyków
6.2.3. Modelowanie efektu masy dodanej w ruchu obrotowym pęcherzyka
6.2.4. Modelowanie masy dodanej w ruchu postępowym pęcherzyka
6.3. Wpływ sił wyporu na dwufazowy przepływ pęcherzykowy
7. PRZEPŁYW PĘCHERZYKOWY W WARSTWIE PRZYŚCIENNEJ
7.1. Badania eksperymentalne
7.2. Zastosowanie własnego modelu do przepływu w warstwie przyściennej
7.2.1. Rozwiązanie dla małego stopnia zapełnienia
7.2.2. Rozwiązanie dla małych gradientów prędkości (w rdzeniu przepływu)
7.2.3. Rozwiązanie poprzez linearyzację członu nieliniowego
7.2.4. Rozwiązanie metodą korekty asymptotycznej
7.3. Wyniki obliczeń i ich porównanie z danymi eksperymentalnymi
7.4. Wpływ wyboru modelu turbulencji na współczynnik lepkości turbulentnej
7.4.1. Współczynnik lepkości turbulentnej
8. PRZEPŁYW PĘCHERZYKOWY W KANALE
8.1. Wstęp
8.2. Zastosowanie własnego modelu do opisu przepływu w rurze pionowej
8.2.1. Analiza przepływu w kanale w warunkach braku sił wyporu
8.2.2. Przepływ laminarny cieczy
8.2.3. Przepływ turbulentny cieczy
8.2.4. Rozwiązanie przepływu w okolicy ścianki
8.2.5. Rozwiązanie przepływu w okolicy rdzenia przepływu
8.3. Przykładowe wyniki obliczeń
9. OPORY PRZEPŁYWU MIESZANINY CIECZY I PARY
9.1. Spadek ciśnienia spowodowany tarciem w przepływie dwufazowym
9.2. Spadek ciśnienia hydrostatycznego Aph
9.3. Spadek ciśnienia spowodowany zmianą pędu Apa
9.4. Zastosowanie własnego modelu przepływu do wyznaczenia oporów przepływu
10. MODELOWANIE WYMIANY CIEPŁA W DWUFAZOWYM PRZEPŁYWIE PĘCHERZYKOWYM (BEZ GENERACJI PĘCHERZYKÓW)
10.1. Wymiana ciepła w jednofazowej warstwie przyściennej
10.1.1. Rozkład temperatury w warstwie przyściennej przy jej podziale na dwie strefy
10.1.2. Rozkład temperatury w warstwie przyściennej przy jej podziale na trzy strefy
10.2. Wymiana ciepła w przepływie pęcherzykowym w warstwie przyściennej
10.2.1. Rozwiązanie przy stałym stopniu zapełnienia
10.2.2. Rozwiązanie przy zmiennym stopniu zapełnienia
10.3. Wyniki obliczeń
11. WNIOSKI
BIBLIOGRAFIA
Streszczenie w j. polskim
Streszczenie w j. angielskim
