Валидация кода STEG-IATE на экспериментальных данных по гидродинамике двухфазных потоков в вертикальных трубах

Аннотация

Цель работы — проведение валидации расчетного теплогидравлического кода STEG-IATE на экспериментальных данных по гидродинамике водо-воздушных потоков в вертикальных трубах. Отличительная особенность данного кода состоит в применении модели переноса площади межфазной поверхности (IATE) для определения силового взаимодействия между фазами. Указанная модель является альтернативой традиционному использованию карты режимов двухфазного течения для определения структуры потока и последующему вычислению площади межфазной поверхности. Преимущества модели IATE состоят в предсказании последовательной эволюции изменения площади межфазной поверхности в результате протекающих в двухфазном потоке процессов коалесценции и дробления дисперсной фазы. Основная трудность, связанная с разработкой и применением этого уравнения, заключается в выборе выражений для описания процессов дробления и коалесценции дисперсной фазы, в результате которых меняется количество частиц и, соответственно, площадь межфазной поверхности. На сегодняшний день существует достаточно много моделей этих явлений, предложенных различными авторами, но их систематического сравнения не проводилось. В настоящей работе рассмотрено шесть подходов для описания этих процессов. Результаты валидации кода STEG-IATE на экспериментальных данных по течению двухфазных потоков в вертикальной трубе показали заметное улучшение предсказательной способности для диапазона низких скоростей газа и жидкости, относительно предыдущей версии кода STEG с картой режимов потока. В диапазоне высоких скоростей газа и жидкости результаты, полученные с помощью обоих кодов, близки друг к другу. Тестирование подходов для расчёта переноса площади межфазной поверхности продемонстрировало, что в целом наилучшие результаты даёт подход, предложенный Smith T.R. Следует отметить, что результаты тестирования также показали отсутствие универсальной модели. Дальнейшая модернизация кода STEG будет продолжена на основе моделей Smith T.R., Talley J.D. и Hibiki T., Ishii M.