汽-水分离器内双液滴碰撞的数值模拟研究

来源：核动力工程杂志2015年第1期北京时间：

作者：张迪, 罗琦, 黄伟, 王侃

单位：1. 清华大学工程物理系, 北京, 100084;；2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都, 610041;；3. 中国核动力研究设计院, 成都, 610041；

摘要：采用流体体积函数(VOF)方法模拟压水堆汽-水分离器内等直径液滴对心碰撞,研究典型的聚合,低、中、高韦伯数(<i>We</i>)的反射分离过程。观察碰撞过程中液滴的形状,记录并分析动能和表面能相互转化以及能量耗散的进程。结果表明:在高<i>We</i>反射分离时,表面扩张的过程中,外部液体会脱离形成环状,液环在表面张力作用下收缩,与内部液体重新接触后使表面复杂剧烈的波动;这影响了分离过程以及子液滴的形成,导致Kim子液滴模型无法准确预测子液滴数目和直径。通过模拟不同<i>We</i>下的碰撞,得到等直径对心碰撞聚合与反射分离的临界<i>We</i>为15.6,并与3个预测模型进行了对比,Qian模型预测结果与模拟结果吻合良好。

关键词：双液滴碰撞, VOF, 汽-水分离器