Efekt odparowania fazy ciekłej na fali uderzeniowej w przepływach okołodźwiękowych powietrza wilgotnego z kondensacją pary wodnej

• Autorzy: Szymański A. , Dykas S. , Majkut M.

Warianty tytułu

EN

The effect of the liquid phase evaporation on the shock wave in moist air transonic condensing flows

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeprowadzono analizę numeryczną przepływu transonicznego powietrza atmosferycznego, które ze swojej natury zawsze zawiera pewną ilość pary wodnej, w dyszach de Lavala. Do obliczeń wybrano dyszę de Lavala o dużej prędkości ekspansji i połówkową dyszę zbieżno-rozbieżną o znacznie mniejszej prędkości ekspansji. Obliczenia przeprowadzono za pomocą własnego kodu CFD, w którym zamodelowano powstawanie fazy ciekłej w wyniku kondesacji spontanicznej pary wodnej zawartej w powietrzu wilgotnym. W obliczeniach przepływu okołodźwiękowego uwzględniono również obecność prostopadłej fali uderzeniowej w części naddźwiękowej dyszy w celu analizy efektu odparowani fazy ciekłej.

EN

This paper presents a numerical analysis of the atmospheric air transonic flow through de Laval nozzles. By nature, atmospheric air always contains a certain amount of water vapour. The calculations were made using a Laval nozzle with a high expansion rate and a convergent-divergent (CD) “half-nozzle”, referred to as a transonic diffuser, with a much slower expansion rate. The calculations were performed using an in-house CFD code. The computational model made it possible to simulate the formation of the liquid phase due to spontaneous condensation of water vapour contained in moist air. The transonic flow calculations also take account of the presence of a normal shock wave in the nozzle supersonic part to analyse the effect of the liquid phase evaporation.

Słowa kluczowe

PL

przepływ naddźwiękowy; przepływ wielofazowy; kondensacja; powietrze wilgotne; przepływ dyszowy; dysza de Lavala

EN

transonic flows; multiphase flow; condensation; moist air; flow through the nozzle; Laval nozzle

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 57
• Strony: 54--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Szymański A.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Dykas S.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Majkut M.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Adam S.: Numerische und experimentelle Untersuchung instationaerer Duesenstroemungen mit Energiezufuhr durch homogene Kondensation. Dissertation, Fakultaet fuer Maschinenbau, Universitaet Karlsruhe, 1996.
• 2. Doerffer P., Dykas S.: Numerical analysis of shock induced separation delay by air humidity. “Journal of Thermal Science” 2005, 14 (2), p. 120-125.
• 3. Dohrmann U.: Ein numerisches Verfahren zur Berechnung stationarer transsonischer Stromungen mit Energiezufuhr durch homogene Kondensation. Dissertation, Universitaet Karlsruhe, 1989.
• 4. Dykas S., Wroblewski W.: Two-fluid model for prediction of wet steam transonic flow. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2013, 60, p.88-94.
• 5. Frenkel J.: Kinetic Theory of Liquids. Dover, New York., 1955.
• 6. Gyarmathy G.: Grundlagen einer Theorie der Nassdampfturbine. Zurich: Juris Verlag, 1960.
• 7. Kantrowitz A. :Nucleation in very rapid vapor expansions. “Journal Chem. Phys.” 1951, 19, p. 1097-1100.
• 8. Knudsen M.: Annalen der Physik. 1915, Vol. 47, p. 697-708.
• 9. Matsuo S., Yokoo K., Nagao J., Nishiyama Y., Setoguchi T., Dong Kim H., Yu S.: Numerical study on transonic flow with local occurrence of non-equilibrium condensation. “Open Journal of Fluid Dynamics” 2013, 3, p.42-47, http://dx.doi.org/10.4236/ojfd.2013.32A007.
• 10. Pruppacher H.R., Klett J.D.: Microphysics of clouds and precipitation. D. Reidel Publishing Company, 1980.
• 11. Sajben, M., Kroutil, J.C.: Effect of initial boundary-layer thickness on transonic diffuser flow. “ AIAA Journal” 1981, Vol. 19, p.1386-1393.
• 12. Schnerr, G.H., and Dohrmann, U. :Transonic flow around airfoils with relaxation and energy supply by homogeneous condensation. “AIAA Journal” 1990, 28, p.1187–1193.
• 13. Schnerr G.H., Mundinger G.:Similarity, drag, and lift in transonic flow with given internal heat addition. “Euro. J. Mech., B/Fluids” 1993, Vol. 12, No.5, p. 597–611.
• 14. Schnerr, G.H., and Dohrmann, U. : Drag and lift in non-adiabatic transonic flow. “AIAA Journal” 1994, 32, p.101–107.
• 15. Wróblewski W., Dykas S.,Gepert A.: Steam condensing flow modelling in turbine channels. “International Journal of Multiphase Flow” 2009, 35(6), p. 498-506.