تحلیل عددی اثر شوک و پارامترهای مختلف بر جریان دوفاز در شیپوره همگرا-واگرا با روش‌های تعادلی و غیر تعادلی

Abstract

در پره‌‌های توربین بخار و شیپوره بخار، پیشگویی ناحیه تقطیر بسیار با اهیمت است. در شناسایی محل تقطیر به روش تعادلی، با برخورد جریان بخار به گنبد دو فاز، فاز دوم تشکیل شده و خواص جریان بدون هیچ پرشی از محل تقطیر عبور می‌نمایند، لذا پس از عبور از منحنی اشباع، تشکیل قطرات را شاهد می‌باشیم. اما در روش غیر تعادلی با افزایش یک فشار ناگهانی موسوم به شوک میعان، شاهد یک ناپیوستگی در مشخصه‌‌های جریان بوده و پس از عبور از منحنی اشباع، تشکیل قطرات آغاز می‌گردد. در این مقاله، تحلیل عددی یک جریان دو فاز بخار-مایع حدود صوت در یک شیپوره همگرا-واگرا همراه با شوک و در حالت بدون شوک صورت گرفت. اثرات لزجت، هندسه و دمای سکون ورودی به شیپوره با استفاده از روش‌‌های ترمودینامیکی تعادلی و غیر تعادلی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج عددی با نتایج تحربی مقایسه گردید. برای حل عددی جریان دو فاز بخار-مایع از روش عددی رو استفاده شده است. خواص اصلی جریان در مرز المان‌ها با دقت مرتبه سوم ماسل برونیابی شده وگسسته سازی زمانی با استفاده از روش صریح دو مرحله ای لکس-وندرف با دقت مرتبه دوم صورت گرفت. مشاهده می‌شود که نتایج حل غیر تعادلی تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد و چگالش در شیپوره‌ای زودتر آغاز می‌گردد که دارای نرخ انبساط بیشتری باشد. با افزایش دمای سکون ورودی به شیپوره، محل شروع چگالش جریان درطول شیپوره پیشروی می‌‌نماید. همچنین در جریان لزج در مقایسه با حالت غیر لزج محل تشکیل شوک به گلوگاه نزدیک‌تر می‌گردد