Моделирование суперкавитационного испарителя c отбором пара в ограниченном потоке

Abstract

Water flow with various temperature and velocity applied to the stationary cone cavitator with fixed dimensions in constrained flow combined with changing specific rate of steam extraction from the supercavity capture influence on cavitation number and the cross-sectional variation in threedimensional supercavity size. Total of eight numerical experiments resolve multifactor response. Three-dimensional simulation using ANSYS CFX v12.1 involving turbulent water-steam flow and heat-mass transfer shows that supercavity length is directly proportional to inlet temperature, and decreases with growth of specific rate of steam extraction. Reduction of the cavity dimensions during the steam extraction leads to the thinner supercavity. Therefore, results of CFD approach for stationary supercavitating evaporator with steam extraction qualitatively confirm with recent experimental results. Moreover, information about geometry, meshing, and setup of the problem, reveals the ways to improve the model and their difficulties.

Фиксируется влияние изменения температуры, скорости потока воды и расхода удельного отбора пара из суперкаверны при обтекании неподвижного конусного кавитатора с фиксированными параметрами в ограниченном потоке на число кавитации и относительные размеры поперечного сечения пространственной суперкаверны. Всего проводится восемь вычислительных экспериментов для выявления мультифакторного отклика. Пространственное моделирование тепломассообмена турбулентного двухфазного потока (вода, водяной пар) с помощью ANSYS CFX v12.1 показало, что длина суперкаверны прямо пропорциональна значению начальной температуры воды, и обратно пропорциональна величине удельного отбора пара. Уменьшение размеров суперкаверны при отборе пара выражается в её истончении по всей длине. Таким образом, результаты, полученные методом вычислительной гидродинамики, применительно к неподвижному конусному суперкавитационному испарителю с отбором пара качественно соответствуют современным экспериментальным данным.