非定常流中水的非平衡相变

摘要

基于Hill的矩方法，建立了一个新的描述可压缩流动中气液相变问题的物理模型。该模型综合考虑了成核、液滴增长两个凝结过程及液滴蒸发、去核化两个蒸发过程。通过将此模型应用到无粘流动中，发展了两套求解伴随相变流动的数值方法。首先研究了封闭激波管水蒸气相变现象。激波管启动后，激波向低压区传播，稀疏波向高压区传播。稀疏波波后水蒸气发生成核和液滴增长，凝结释放潜热影响膨胀波的结构。激波遇壁面反射后向高压区传播，经过凝结区域，使得液态水发生液滴蒸发和去核化过程。其次，研究了湿氮气脉冲膨胀管中水蒸气的凝结。脉冲膨胀管可以区分研究凝结过程和液滴增长过程，其实验结果与计算结果的对比验证了凝结模型。最后，研究了三种Ludwieg管中水蒸气凝结问题，刻画了凝结对可压缩流动的影响。