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球形和卧式pVTt标准容器中气体流场
非稳态数值模拟
Unsteady Numerical Simulation of Gas
Flow Field in Spherical and Horizontal
pVTt Standard Containers
计算模型:
3
5m 的卧式和球型二种结构的pVTt标准容器
壁面条件:
等温壁面边界条件
3 3
5m 的卧式pVTt标准容器 5m 的球型pVTt标准容器
控制方程:
假定空气为可压缩粘性完全气体,且考虑浮升力影响,则粘性
可压缩流体非定常流动的连续性方程、N-S方程组和能量方程
分别为:
状态方程:
边界条件和初始条件
抽气:
容器内初始条件:空气温度为300K,压力为101.325kpa;
抽气结束时的压力为0.5 ×101.325kpa。
进气:
进气过程的初始条件即为抽气结束时的状态参数;等温边界
条件,设壁面温度为293.15K 。
数值模拟
抽气过程模拟实验发现:二种容器内的温差均超过了10K,
压差超过0.7kpa 。经过一段时间的自然对流,容器内的温度
和压力均达到均匀状态。
进气过程
卧式容器、球形容器进气后阀门关闭瞬间的速度分布云图
阀门关闭后瞬间卧式容器、球形容器温度分布云图
卧罐、球形pVTt容器进气均匀后的温度分布云图
卧罐、球形pVTt容器进气均匀后的压力分布云图
卧式容器
球型容器
平均压力变化趋势
卧式容器
球型容器
平均温度变化趋势
• 结论:
• (1)在相同条件下,无论是抽气还是进气过程,卧式和
球形二种结构的pVTt标准容器内的空气压力均能很快达到
3
均匀(偏差10pa)。对于实验中的5m 容器而言,二种结
构的容器压力稳定时间均约为35s 。
• (2)对于温度而言,球型容器比卧式容器产生的温度不
均匀性较小,但温度均匀速度与卧式容器相当,均约为
300s 。
谢谢!
2018.9.20
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