1、6 兩相流分析,6.1 描述兩相流的物理量 6.2 兩相流輸運(yùn)方程 6.3 兩相流水力學(xué)分析 6.4 兩相流傳熱分析,13:45:20,兩相流,2,什么是兩相流？,兩相流分類 分析兩相流的重要性 分析兩相流的方法 混合物流動(dòng)模型 均勻流模型 漂移流模型 兩流體流動(dòng)模型,13:45:20,兩相流,3,6.1 描述兩相流的物理量,1. 定相函數(shù) 如果某一時(shí)刻空間某一點(diǎn)r處是k相狀態(tài)，k表示汽（v）或液（l）。那么定相函數(shù)定義為 r處是k相。 r處不是k相。,13:45:20,兩相流,4,6.1 描述兩相流的物理量,2. 體積平均算子,對(duì)于某一相k處在的空間Vk內(nèi)，該相內(nèi)的體積平均值為,假如該物理量

2、c是液相水的密度 ，上面兩個(gè)式子分別代表什么？,13:45:20,兩相流,5,6.1 描述兩相流的物理量,3. 面積平均算子,對(duì)于某一相k處在的面積內(nèi)，定義某一物理量c在該相內(nèi)的面積平均值為,13:45:20,兩相流,6,6.1 描述兩相流的物理量,4. 時(shí)間平均算子,積分范圍的選擇要考慮兩個(gè)方面的因素，對(duì)于某一相k，某一物理量c在該相內(nèi)的時(shí)間平均值定義為,13:45:20,兩相流,7,6.1.2 體積平均量空泡份額,空間平均,時(shí)間平均,時(shí)空平均,13:45:20,兩相流,8,兩相密度,有了空泡份額的定義后，我們不難得到：,思考：水物性骨架表中可以查到的水和水蒸氣的密度是哪個(gè)量？,13:45:

3、20,兩相流,9,6.1.2 體積平均量含汽率,靜態(tài)質(zhì)量含汽率 在一個(gè)靜止的空間內(nèi)水蒸氣占據(jù)的質(zhì)量比,這樣定義的靜態(tài)質(zhì)量含汽率是一個(gè)體積平均量,13:45:20,兩相流,10,平衡態(tài)含汽率,汽液處于相平衡狀態(tài)下的含汽率,平衡態(tài)含汽率可以是負(fù)值，也可以大于1。,13:45:20,兩相流,11,6.1.2 體積平均量混合物密度,某一空間內(nèi)水和水蒸氣的混合物的密度,13:45:20,兩相流,12,6.1.3 面積平均量截面含汽率,流通截面上汽相所占據(jù)的面積份額,13:45:20,兩相流,13,6.1.3 面積平均量流動(dòng)含汽率,可以分為流動(dòng)質(zhì)量含汽率和流動(dòng)體積含汽率 汽相或液相在某一時(shí)刻流過(guò)某一截面j

4、的質(zhì)量流量為,進(jìn)行時(shí)間平均,13:45:20,兩相流,14,流動(dòng)質(zhì)量含汽率,蒸汽質(zhì)量流量占總質(zhì)量流量的比稱為流動(dòng)質(zhì)量含汽率 ，對(duì)于一維流動(dòng)的情況 ： 一維情況下，可以利用流動(dòng)質(zhì)量含汽率來(lái)計(jì)算質(zhì)量流密度。所謂質(zhì)量流密度，是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)單位面積的某一相的質(zhì)量,13:45:20,兩相流,15,質(zhì)量流密度,對(duì)于液相有 對(duì)于汽相有 z點(diǎn)的混合物的平均質(zhì)量流密,13:45:20,兩相流,16,體積流密度,還可以利用流動(dòng)質(zhì)量含汽率來(lái)計(jì)算體積流密度。所謂體積流密度，是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)單位面積的某一相的體積，對(duì)一維情況下的液相，有 氣相,13:45:20,兩相流,17,流動(dòng)體積含汽率,蒸汽體積流量占總體積流

5、量的比率,13:45:20,兩相流,18,6.1.3 面積平均量滑速比,汽相與液相的速度比，定義i方向的滑速比為 在汽相與液相分別均勻分布的情況下，有,13:45:20,兩相流,19,一維情況,根據(jù)以上的定義可知，一維情況下滑速比、流動(dòng)質(zhì)量含汽率和空泡份額之間具有一定的關(guān)系，知道其中的任意兩個(gè)量就可以得到第三個(gè)量，它們之間的關(guān)系是,13:45:20,兩相流,20,13:45:20,兩相流,21,6.2 兩相流輸運(yùn)方程一維混合流,6.2.1 一維混合流方程 混合流指的是把兩相看成是一種混合物，用混合物的參數(shù)來(lái)描述兩相流，例如均勻流模型和漂移流模型都屬于混合流模型 1. 質(zhì)量方程 或,13:45:

6、20,兩相流,22,6.2 兩相流輸運(yùn)方程,2. 動(dòng)量方程,13:45:20,兩相流,23,6.2 兩相流輸運(yùn)方程,3. 能量方程 假設(shè)流體內(nèi)沿流動(dòng)方向的軸向?qū)峥梢院雎?，并且流體的膨脹功可以忽略，壁面的摩擦力和流體內(nèi)的粘性力以及重力所做的功都很小，也可以忽略。,13:45:20,兩相流,24,6.2 兩相流輸運(yùn)方程三維分離流,質(zhì)量方程,13:45:20,兩相流,25,6.2 兩相流輸運(yùn)方程三維分離流,動(dòng)量方程,13:45:20,兩相流,26,6.2 兩相流輸運(yùn)方程三維分離流,能量方程,13:45:20,兩相流,27,小結(jié)：,描述兩相流的方法 兩相混合物參數(shù) 各種面積平均和體積平均參量 兩相流輸運(yùn)方程,13:45:20,兩相流,28,習(xí)題,6.1 沸水堆運(yùn)行壓力為7.2MPa，燃料組件出口處的流動(dòng)質(zhì)量含汽率為0.15，質(zhì)量流量為17.5kg/s，面積為0.012m2，滑速比為1.5，計(jì)算,13:4