控制方程
对于空化传输模型,液体和气体 (蒸汽和其他可能的气体) 混合物的整体运动被视为可变密度单相流。混合流的一般控制方程组与多组分流的一般控制方程组相同,而传输方程则专门构建用于控制空化中产生的蒸汽质量分数。为了对不可凝结气体的影响进行建模,还可以根据气体模型求解气体质量分数的附加传输方程。针对空化流求解的完整的一般控制方程组如下所示:
• 连续性
方程 2.166
其中 Sm 是与空化无关的净外部源或用户源
• 动量方程
方程 2.167
• 能量方程
方程 2.168
• 蒸汽质量分数方程
方程 2.169
其中,
fv | 蒸汽质量分数 |
Re | 蒸汽产生源 (蒸发) |
Rc | 汇项 (冷凝) |
Sv | 外部或用户定义的蒸汽源项 |
• 不可凝结气体 (NCG) 质量分数方程
方程 2.170
这是不可凝结气体 (NCG) 的一般传输方程,包括产生项、汇项和外部源项或用户定义的源项。
根据所采用的空化模型,可针对不可凝结气体、溶解气体等求解不同的方程 (介于零与两个之间)。
对于湍流,湍流黏度 μ
t 是通过求解湍流建模方程获得的。湍流
Prandtl 数 σ
t、σ
v 和 σ
g 为预设的模型参数。
湍流模块介绍了有关湍流模型的详细信息。
在传输方程中,使用下列关系计算混合属性:
• 混合密度
方程 2.171
其中,
液体和蒸汽密度为常量 (无法压缩) 和/或变量 (可压缩)。但是,在空化模型中,不凝性自由气体密度始终被认为是理想气体密度。请注意,在
方程 2.171 中,液体质量分数 ƒ
l 使用全部组分的质量分数之和等于 1 这一物理约束来计算,遵循以下选项:
方程 2.172
在空化流中,相关参数为蒸汽 αv 或总气相体积分数 αtotal,可以通过所求解的质量分数 ƒv 和自由气体质量分数 ƒg 推导而来。
方程 2.173
方程 2.174
• 混合黏度
方程 2.175
其中,
• 混合热属性
方程 2.176
方程 2.177
方程 2.178
其中,
对于所涉组分,以蒸汽 (v)、不凝性自由气体 (g) 和液体 (l) 的特定下标进行表示。