مدلسازی و تحلیل پارامتری پایداری سیال دوفاز در فرایند جوشش در یک کانال حرارتی

Abstract

پدیده ناپایداری جریان دو فاز در بسیاری از حوزه‌های کاربردی نظیر توربوماشین‌ها، سیستم‌های تبرید، راکتورهای آب جوشان و مبدل‌های حرارتی دوفاز مشاهده می‌شود. پیش‌بینی پارامترهای جریان سیال مانند افت فشارو محدوده پایداری در خلال نوسانات، عوامل تعیین کننده‌ای در طراحی و شرایط کارکرد تجهیزات جریان دوفازی است. در این مقاله ناپایداری جریان سیال دوفاز در فرایند جوشش مورد تحلیل قرار می‌گیرد. با معرفی مشخصه‌های مناسب، یک مدل جامع و نسبتا ساده جهت بیان افت فشار در خلال فرایند پایا به دست آمده‌است. این مدل و اعداد بی‌بعد تعریف شده درک بهتری از تاثیر پارامترهای مختلف بر سیستم و نوسانات ارائه داده‌است. با تحلیل پایداری لیاپانوف، شرایط بروز ناپایداری بر حسب کمیات وابسته فرایند حاصل شده‌اند. تاثیر پارامترها بر شکل منحنی افت فشار بر حسب سرعت جرمی و وجود نقاط اکستریمم مورد بحث قرار گرفته‌اند. شکل نوسانات بر حسب مقدار پارامتر اساسی میرایی نوسان، از یک مدار بیضوی تا یک چهار گوش منطبق بر منحنی افت فشار، تغییر می‌کند . با حل مدل غیرخطی سیستم، تغییرات دوره تناوب نوسانات حاصل از ناپایداری مورد بررسی و ارتباط آن با پارامترهای تعریف شده سیستم بحث و تحلیل شده‌اند. دوره کارکرد نوسانات برای فشارهای کار کردبالا تابعی از چگالی مایع و هندسه کانال حرارتی است و برای حجم فشرده بالا ، با کاهش نرخ جرمی ورودی در شرایط ناپایدار این مشخصه افزایش می یابد