مدل تحلیلی اثرات لغزش بین فازهای بخار و مایع در جریان فرا صوت چگالشی در یک نازل همگرا- واگرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری

2 دانشجوی کارشناسی ارشد تبدیل انرژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری

3 دانشجوی دکتری تبدیل انرژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری

چکیده

جریانهای چگالشی درون نازل­ها و پره­های ثابت توربین بخار همواره موضوع بسیاری از پژوهش­ها بوده است. تاکنون در مطالعات جریان چگالشی اغلب از لغزش بین دو فاز (بخار و مایع) چشم پوشی شده است، ولی در تحقیق حاضر معادلات حاکم با در نظر گرفتن اثرات لغزش بین فازها و اضافه کردن معادله اندازه حرکت قطره بیان می­شوند. معادلات مذکور با استفاده از روش اولری- لاگرانژی و طرح رانگ کوتای مرتبه چهارم حل و نتایج حالتهای لغزشی و عدم لغزش با داده­های تجربی مقایسه شده­اند. بنابراین نوآوری این پژوهش اضافه کردن معادله مومنتم قطره به معادلات حاکم و شبیه سازی لغزش بین فازها در جریان فراصوت چگالشی برای اولین بار بصورت تحلیلی می باشد که در سه نازل همگرا- واگرا بصورت یک بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. در هر سه نازل بادر نظر گرفتن لغزش، شعاع قطرات نسبت به حالت بدون لغزش افزایش یافته و به مقادیر تجربی نزدیک تر شده است. همچنین کسر رطوبت نسبت به حالت بدون لغزش کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


Gyarmathy, G., ., "Basis for a theory for wet steam turbines", Inst. Thermal Turbo-machines in Fed Tech Univ. Zurich Bull, Vol.6, pp.125–141., 1962. Young, J.B., "The Spontaneous Condensation of Steam in Supersonic Nozzles", PCH Physo-Chem. Hydrodyn, Vol.3, pp.57-82, 1982. White, A.J., Young, J.B., "Loss Measurements and Interpretation of Pitot Pressures in Two-Phase Vapor-Droplet Flow", International Journal of Experimental Thermal and Fluid Science, Vol.15, pp.279-287, 1997. ] Dykas, S., WlodzimierzWroblewski, W., "Single- and Two-Fluid Models for Steam Condensing Flow Modeling", International Journal of Multiphase Flow, Vol.37, pp. 1245–1253, 2011. Kermani, M.J., Gerber, A.G., "A General Formula for The Evaluation of Thermodynamic and Aerodynamic Losses in Nucleating Steam Flow", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.46, pp.3265–3278, 2003. Gerber, A.G., .,"Two-Phase Eulerian/Lagrangian Model for Nucleating Steam Flow", ASME J. fluids Eng., Vol.124, pp.465–475, 2002. Lakzian, E., Masjedi, A., "Slip effects on the exergy loss due to irreversible heat transfer in a condensing flow", International Journal of Exergy, Interscience publication, Article in press. Yousif, H., Al-Dabagh, M., Al-Zuhairy, Ch., " Non-equilibrium spontaneous condensation in transonic steam flow", International Journal of Thermal Sciences, Vol.68, pp.32-41,2013. Mahpeykar, M.R.,Lakzian, E.,Amirirad, E., "Reduction of Thermodynamic Losses in a Supersonic Nucleating Steam Nozzle by Spraying Water Droplets", International Journal of ScientiaIranica, Vol.16, pp.253-262, 2009. Bakhtar, F., Young, J.B., White, A.J., Simpson, D.A., "Classical Nucleation Theory and Its Application to Condensing Steam Flow Calculations", Journal of the mechanical engineering science, Vol.219, pp.1315-1333, 2005. Wolk, J., Stery, R "Empirical Function for Homogeneous Water Nucleation Rates", Journal of Chemical Physics, Vol.117, pp. 4954-4960, 2002. Bakhtar, F., Zidi, K., "On The Self-Diffusion of Water- Vapor", Proc. Instn. Mech. Engrs, Vol.199, pp.64-159,1985. Hasril, H.,Mohd. Zamri, Y., Norhazwani, A. M., " Numerical Modeling of Wet Steam Flow in Steam Turbine Channel", Centre for Advanced Computational Engineering, College of Engineering,UniversityTenagaNasional, Malaysia, pp.443-463,2012. Dykas, S., WlodzimierzWroblewski, W., "Numerical Modeling of Steam Condensing Flow in Low and High-pressure Nozzles", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.55, pp.6191–6199, 2012. Young, J.B., "An Equation of State for Steam for Turbo-machinery and Other FlowCalculations", ASME, J. Engng Gas Turbines and Power, vol. 110, pp. 1-7, 1988.