Труды 4-й РНКТ (2006). Том 6. Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена

Вараксин А.Ю., Пахомов М.А., Протасов М.В., Терехов В.И.
Влияние твердых частиц на турбулентное течение газодисперсного потока в трубе

Институт высоких температур РАН, Москва, Россия
Институт теплофизики СО РАН им. С.С. Кутателадзе, г. Новосибирск, Россия

Аннотация

Представлены результаты измерений и численных расчетов нисходящего двухфазного турбулентного течения газа с твердыми частицами. Экспериментальные измерения скоростей фаз и их пульсаций проводились с помощью двухкомпонентного лазерного доплеровского анемометра. Математическая постановка использует систему уравнений в эйлеровых переменных для описания процессов переноса в газовой и дисперсной фазах. При определении компонент скорости дисперсной фазы и их среднеквадратичных величин пульсаций скорости была использована модель И.В. Деревича. Добавление частиц в поток газа приводит к снижению уровня турбулентности газовой фазы за счет вовлечения частиц в пульсационное движение. Установлена существенная неизотропность пульсаций скорости частиц. Амплитуда турбулентных пульсаций скорости частиц в аксиальном направлении значительно выше, чем в радиальном.

Заключение

Выполнены экспериментальное и численное исследования нисходящего турбулентного течения смеси воздуха с твердыми частицами стекла. Анализ результатов расчетов при течении двухфазной смеси с небольшой концентрацией дисперсной фазы (MP ? 0.35) показывает хорошее согласие расчетных и опытных данных по скоростям и величинам среднеквадратичных пульсаций фаз по сечению трубы.

Установлена существенная неизотропность пульсаций скорости частиц. Амплитуда турбулентных пульсаций скорости частиц в аксиальном направлении значительно выше, чем в радиальном.

Это явление связано не только с собственной неизотропностью турбулентности газовой фазы, но и обусловлено дополнительной генерацией турбулентности при движении частиц в поле градиента осредненной аксиальной скорости дисперсной фазы. Интенсивность пульсаций скорости частиц в аксиальном направлении может быть выше, чем у газовой фазы. Обнаружена сильная зависимость аксиальных и радиальных пульсаций скоростей частиц от их концентрации.

Добавление частиц в поток газа приводит к снижению уровня турбулентности газовой фазы за счет вовлечения частиц в пульсационное движение. Об этом свидетельствуют опытные и расчетные данные.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта РФФИ 05-02-08063, 05- 02-16281, 05-08-33586) и Фонда Президента РФ поддержки молодых кандидатов наук (код проекта МК-1184.2005.8).

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Васанова Л.К., Соколов А.В., Крашенинникова Т.В. Исследование применения кипящего слоя в системах охлаждения полупроводниковых структур