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高压下含大比例不凝气体的水蒸气对流冷凝数值仿真

         
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为适用于大航深的水下航行器热动力系统中含不凝气体的水蒸气对流冷凝换热现象进行数值仿真。首先通过定义连续性方程、动量方程、组分输运方程和能量方程的源项对冷凝过程进行建模,仿真了经典Kuhn试验工况以验证数值模型的有效性,结果与试验数据对比良好,换热系数最大误差小于20%。在此基础上,对10 MPa压力下不同比例水蒸气和不凝气体冷凝换热过程进行数值仿真,在仿真中考虑了冷凝液膜的影响,从热流密度、液膜厚度、饱和温度及冷凝质量流量4个方面分析了高压下不凝气体对水蒸气对流冷凝换热的影响。仿真结果表明:当不凝气体质量分数达到30%时,水蒸气冷凝换热的平均热流密度仅减小50%。与经典文献中常压下含不凝气体的水蒸气冷凝换热研究对比,可知高压下不凝气体对水蒸气换热的抑制作用被削弱。

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