预测气液两相分层流界面剪切应力的新方法

摘要

针对水平管气液两相分层流界面剪切应力的预测,建立了基于计算流体力学(CFD)方法的剪切滑移壁面模型,即将气液界面处理为固定的具有均匀剪切应力的水平滑移壁面。利用FLUENT软件模拟了气相流动,气液界面采用剪切滑移壁面边界条件,通过对比实验测量的气相流场分布得到气速和界面剪切收敛值,并由收敛值拟合得到界面摩擦因子与气相雷诺数的关联式。应用这一关联式的预测结果与实验间接测量值吻合较好,并且在气、液相雷诺数9 400≤ReG≤50 000和21 000≤Re_L≤30 000范围内优于Taitel和Dukler与Sidi-Ali和Gatignol模型。表明剪切滑移壁面模型可以有效地控制关键参数,提高预测效率和精度,为CFD方法预测气液两相分层流界面剪切应力提供了新的思路。