甲烷和壬烷蒸汽在超音速喷管中的凝结过程

摘要

为了解甲烷和壬烷蒸汽在超音速喷管中的凝结特性规律,建立了甲烷和壬烷蒸汽的超音速凝结流动数值模型,对甲烷和壬烷蒸汽的超音速凝结流动进行了数值计算.研究发现:当x=100.0mm时,壬烷蒸汽的过冷度达到72K左右,同时壬烷蒸汽的过饱和度上升到21904才发生自发凝结现象,比甲烷—水蒸气混合物发生自发凝结的位置延迟很多,分析其主要原因是由于壬烷蒸汽分子比水分子大,凝结需要更大的自由能障,必须达到较高过冷度或过饱和度时才能实现凝结；而且在甲烷—壬烷蒸汽的压力和温度曲线上找不到“凝结冲波”现象,主要原因是壬烷蒸汽发生凝结生成的壬烷凝结液滴数量较少,增长速度较慢,同时壬烷蒸汽的凝结潜热较小,导致单位时间内放出的凝结潜热较少,无法实现对周围气体的充分加热,致使甲烷—壬烷蒸汽混合物无“凝结冲波”现象.