تحلیل غیر خطی ناپایداری نوسانات موج چگالی در فرایند جوشش درون یک کانال با استفاده از یک مدل تحلیلی جدید

Abstract

پدیده ناپایداری جریان دو فاز در بسیاری از حوزه‌های کاربرد صنعتی نظیر توربوماشین، سیستم‌های تبرید، راکتور آب جوشان و سیستم‌های مشابه مشاهده می‌شود. پیش‌بینی پارامتر‌های جریان سیال مانند افت فشار، محدوده پایداری در خلال جوشش و مشخصات نوسانات، عوامل تعیین کننده‌ای در طراحی و شرایط ایمنی کارکرد تجهیزات جریان دوفازی است. در این مقاله ناپایداری نوع نوسانات موج چگالی جریان سیال دو فاز در فرایند جوششی مورد تحلیل قرار گرفته‌است. با معرفی متغیرهای بدون بعد مناسب، یک مدل یکپارچه برای فرایند ارائه شده‌است. با آنالیز عددی مدل ؛ به وسیله کاربرد یک روش توسعه یافته مبتنی بر روش عددی"وزن دادن به مانده‌ها"، جهت دستیابی به پاسخ سیستم برای شرایط پایا حل شده‌است. محدوده ناپایداری بر روی صفحه با مختصات فرکانس واکنش و نسبت فرکانس واکنش به سرعت جرمی ورودی با استفاده از تحلیل انجام شده مشخص شده‌است و همچنین تاثیر عدد اصطکاکی بر آن مورد بررسی قرار گرفته‌است. تاثیر افزایش سرعت جرمی، میزان مادون سرد بودن، تغییرات فشار و سایر پارامتر‌های مهم فرایند بر مشخصات نوسانات و همینطور محدوده ناپایداری بررسی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش سرعت جرمی، سیستم نسبت به رخداد نوسانات موج چگالی پایدارتر می‌گردد. کیفیت بحرانی بخار خروجی نیز با افزایش سرعت جرمی کاهش می‌یابد. از سوی دیگر دروه تناوب نوسانات موج چگالی و دامنه آن با افزایش سرعت جرمی افزایش می‌یابد.