具有仿生结构的并联微细多通道蒸汽直接接触凝结数值模拟

摘要

为进一步丰富微细尺度条件下蒸汽直接接触凝结（DCC）流动换热现象的研究，基于哺乳动物动脉或静脉的分支血管树系统，设计了一种具有仿生结构的并联微细多通道模型。在商业软件Fluent上采用VOF多相流模型、大涡模拟（LES）湍流模型和凝结双阻力模型，进行并联微细多通道的蒸汽直接接触凝结数值模拟，获得了并联多通道中的汽羽形态、温度和压力分布以及凝结速率随时间的变化情况。结果表明：汽羽在水平主管凝结过程中会发生聚并，过冷水会周期性进入各竖直支管且各进入高度接近；压力分布在各竖直支管中存在一定差异；微细尺度下凝结仍发生在汽液界面附近，且每个凝结周期中平均凝结速率在汽羽完全聚并之前达到最大值，约为220 kg/（m³·s），在过冷水进入各竖直支管的过程达到最小值，约为17 kg/（m³·s）。

关键词

微细通道 / 仿生结构 / 直接接触凝结 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金（51976052）; 河北省自然科学基金（E2020412176）