Моделирование турбулентной структуры течения и теплопереноса в восходящем полидисперсном пузырьковом потоке

Представлены результаты численного моделирования турбулентной структуры течения в вертикальном полидисперсном газожидкостном потоке в трубе. Математическая модель основана на использовании эйлерова описания с учетом обратного влияния пузырьков на осредненные характеристики и турбулентность несущей фазы. Турбулентные характеристики жидкости рассчитаны с использованием модели переноса компонент тензора рейнольдсовых напряжений. Изменение количества пузырьков описано с использованием модели среднего объема пузырька с учетом их дробления, коалесценции и расширения при изменении температуры газа. Исследовано влияние изменения объемного расходного газосодержания, начальной температуры жидкости и ее скорости на структуру течения и теплоперенос в двуфазном потоке. Добавление газовой фазы в турбулентную жидкость вызывает возрастание теплообмена более чем в 2.5 раза. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными показало, что разработанный подход позволил проводить моделирование пузырьковых турбулентных течений при наличии теплообмена со стенкой трубы в широком диапазоне изменения газосодержания.