压力旋流式喷嘴喷淋液膜区换热过程的数值模拟研究 优先出版.pdf

第 68 卷 第 2 期 化 工 学 报 Vol.68 No.2 February 2017 2017 年 2 月 CIESC Journal ·575 · DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157 压力旋流式喷嘴喷淋液膜区换热过程的数值模拟 1 1,2 1 1,2,3 潘阳敏 ，罗祎青 ，王丽雯 ，袁希钢 1 2 （天津大学化工学院，天津 300072 ； 天津大学化学工程研究所，天津 300072 ； 3 化学工程联合国家重点实验室，天津 300072 ） 摘要：利用Fluent 软件对压力旋流式喷嘴的内外流场进行了数值模拟，以等效的二维网格模型模拟圆周对称的三 维流动，多相流和湍流模型分别采用 VOF 和雷诺应力模型。在两种条件下，对喷嘴流场进行模拟：① 气相为空 气，不发生相间热质传递；② 气相为饱和水蒸气，发生相间热质传递。相变模型采取 Fluent 中内嵌的Lee 模型。 将数值模拟结果同实验结果进行对比，并以数值模拟的数据对喷嘴内外流场展开分析。模拟结果显示，由于液相 在喷嘴旋流室内的螺旋运动，导致喷嘴内部形成“空气芯”，液相速度在喷嘴旋流室与收缩段的连接处变化剧烈； 另外，发生相间热质传递条件下，流场的压力要整体稍低且速度场的速度最大值更大；液膜的传热系数沿液膜流 动方向不断减小；因气相冷凝使得液膜厚度更大，液膜破碎长度也因蒸气冷凝而变得更长。 关键词：喷嘴；流体力学；数值模拟；传质；Lee 相变模型 中图分类号：TQ 021.3 文献标志码：A 文章编号：0438—1157 （2017 ）02—0575—09 Numerical simulations on sheet region of spray cooling process of pressure-swirl nozzle 1 1,2 1 1,2,3 PAN Yangmin , LUO Yiqing , WANG Liwen , YUAN Xigang 1 2 ( School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China; Chemical Engineering Research Center, T