基于行波法的段塞流瞬态捕捉模型建立与验证

摘要

气液两相流中,准确预测段塞流的特征参数具有重要的现实意义.Renault模型是基于非黏性Kelvin-Helmholtz(IKH)稳定性准则与黏性Kelvin-Helmholtz(VKH)稳定性准则建立的能够捕捉段塞前后界面运动的双流体模型,但该模型在液相单元格之间采用Riemann精确解,求解速度较慢.为简化计算,本文将行波法引入到Renault模型的液相方程求解过程,并对可能出现的干区用薄液膜代替,使行波法适用于所有计算单元,在保证模型精度的条件下,极大地提高了计算速度,运算时间相比Renault模型平均减少28％.对比本模型计算结果与室内小型环道实验数据,持液率与实测结果相一致,压降、段塞长度计算相对误差分别在25％、30％以内,且主要分布在20％以内.说明本文改进的瞬态段塞流模型具备运算快速、计算精度较高的特点,具有一定的工程应用价值.