两相流

中国力学学会第五届全国多相流论文编号：５０１７

非牛顿流、物理化学流学术会议

螺旋管内汽液两相流与传热的两流体模型数值模拟研究’

郭烈锦冯自平

（西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，７１００４９：Ｔｅｌ：０２９．２６６８７６９；Ｅｍａｉｌ：Ｕ－ｇｕｏ＠ｘｊｔｕｅｄｕｃｎ）

摘要本文介绍了从两流体模型基本方程出发、建立螺旋管内汽涟两相流与传热过程的数

理方程及结构关系式，采用差分格式离散基本方程及结构关系式．进行数值模拟和分析的

过程及结果．并与部分有关实验数据进行比较，说明模型、算｝击及程序是可靠的。

一、前言：

汽液两相流与传热研究发展至今，由于问题复杂和实验艰难昂贵，人们已深刻认识

到：仅靠实验是难以较快并全面地了解掌握两相流运动发展的规律．需要建立数理模型

及结构关系体系，借助数值模拟方法来减少实验规模和次数，更准确系统地把握现象及

过程发展的规律以指导实践ｌｌ“。

从连续介质力学出发，人们已对汽液两相流建立了均相流、漂移流、分离流、混台

物和两流体等模型１３】。其中尤以两流体模型的适用范围最广，且较完善地考虑了相界面

上的质量、动量和能量交换，结合适当的结构关系式，可取得很高的计算精度，已成为

多数通用软件的首选。对管内流动，至今有关直角坐标系下直管模型和算法的研究较多，

对削直角坐标描述困难的螺旋管等对象，相应的模型和数值方法研究则少见报道。

二、螺旋管稳态流动的两流体基本方程

在流动一维、同一截面上压力分布均匀、管壁上热负荷分布均匀假设下，采用

Ｄｙｋｈｕｉｚｅｎｌ４］考虑相间热力学和动力学不平衡的六方程两流体模型。为便于求解，用汽相

和液相的动量方程相加得到的混台物动量守恒方程求解压力场，以避免因相界面传递参

数计算的不准确而带来的压力相的振荡。在螺旋坐标系下，稳态热力学不平衡时完整的

螺旋管内汽液两相流两流体模型描述如下：

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混台物动量守恒方程：

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汽相动量守恒方程：

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