基于Workbench的蒸汽喷嘴数值模拟研究.pdf

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1、第45卷第2期石油化工设备Vo1．45NO．22016年3月PETR0一CHEMICALEQUIPMENTMar．2O16文章编号：1000—7466(2016)02—0007—0005基于Workbench的蒸汽喷嘴数值模拟研究党睿，刘斌。，马向荣(1．榆林学院化学与化工学院，陕西榆林719000；2．中油管道投产运行公司，河北廊坊065000)摘要：针对可压缩流体内部流动数值模拟实例较少的现状，采用Workbench平台的Fluent软件，以拉法尔喷嘴为模型、水蒸气为介质对喷嘴内部流动进行了数值模拟研究，通过探索模拟条件的设置及收敛判别方法，使模拟结果接近理论计算值，完成了模

2、型的校正过程。研究了边界参数对蒸汽喷嘴工作性能的影响规律，得出模拟采用压力入口边界条件与质量入口边界条件结果一致，但对于不同的参数收敛难易不同；拉法尔蒸汽喷嘴入口压力与流量成正比，流速取决于关键截面几何尺寸，出口环境压力若大于等于临界压力会出现流动堵塞状况。关键词：喷嘴；水蒸气；数值模拟；收敛标准中图分类号：TQ051．91；TK09文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2016．02．002NumericalSimulationStudyofSteamNozzleBasedonWorkbenchDANGRui，LIUBin，MAXiang-ro

3、ng(1．CollegeofChemistryandChemicalEngineering，YulinUniversity，Yulin719000，China；2．ChinaPetroleumPipelineOperationCompany，Langfang065000，China)Abstract：Inviewofthepresentsituationthattherearefewerinnerflownumericalsimulationexamplesforcompressiblefluid，FluentoftheWorkbenchplatformwithLavalnozz

4、leisadoptedasthemodel，andwatervaporisadoptedasthemediumtocarryoutnumericalsimulationstudiesontheinternalflowofthenozzle．Throughsettlementsofcertainconstraintsandconvergencemethods，thesimulatedresultiSclosetotheoreticalcalculatingvalues，andthecorrectionofthemodeliscompleted．Theinfluenceofbound

5、aryparametersontheperformanceofthesteamnozzleisstudied．Thesimulationresultsareinagreementwiththepressureinletboundaryandthequal—ityinletboundary，buttheconvergencelevelsisdifferent．Lavalsteamnozzleinletpressureisproportionaltoflowrate，theflowratedependsonthecriticalcrosssectiongeometry，andofth

6、eoutletpressureoftheenvironmentisgreaterthanthecriticalpressure，flowblockagewillappear．Keywords：nozzle；steam；numericalsimulation；convergentcriteria喷嘴在各工业领域中的应用非常广泛，其喷射1数值模拟介质可为液体、气体及粉料，并涉及单相或多相l1。]。1．1几何模型及网格划分笔者采用水蒸气为介质，以拉法尔喷嘴为模型，基于Workbench平台研究喷嘴内部可压缩流体流动的拉法尔喷嘴由一段渐缩段、喉部及一段渐扩段数值模拟方法，探索合适的边界条

7、件设置，研究边界组成。参数变化对蒸汽喷嘴性能的影响规律。拉法尔喷嘴的三维模型见图1。收稿日期：2015-11—12基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目(2013JK0751)；榆林学院高层次人才项目(11GK32)作者简介：党睿(1983一)，女，陕西富平人，讲师，硕士研究生，主要从事过程装备设计及节能研究。第2期党睿，等：基于Workbench的蒸汽喷嘴数值模拟研究时，入口质量流量的变化见图9。由图9可见，入口2数值模拟与理论计算比较质量流量与压力成正比，其他参数的变化与质量