itp_fvronshin_202408.pdf

• Роньшин Федор Валерьевич, к.ф.-м.н., старший преподаватель НГУ, старший научный сотрудник ИТ СО РАН

Работа посвящена численному исследованию адиабатного двухфазного течения в плоских миниканалах для описания механизма дестабилизации стратифицированного (расслоенного) режима течения в, частности, для описания механизма увлечения капель в плоском миниканале. Актуальность работы связана с использованием течения пленки жидкости, увлекаемой потоком газа в миниканале для охлаждения теплонагруженных элементов, тепловые потоки на которых превышают 1 кВт/см2. Ограничивающим фактором при использовании данной системы является появление гидродинамических неустойчивостей, вызывающих переход от расслоенного режима течения к кольцевому. В случае кольцевого режима течения часть жидкости движется по верхней стенке канала и не учувствует в процессе теплоотвода от нагревателя. Таким образом, происходит увеличение перепада давления, появляется необходимость в увеличении расхода по жидкости. Кроме того, доля испарившейся жидкости при прохождении через нагреватель значительно уменьшается, что снижает эффективность данного метода охлаждения. Моделирование течения тонкой пленки жидкости, увлекаемой потоком газа в миниканале было проведено в двумерной постановке методом конечных объемов с использованием программного обеспечения Ansys fluent. Свободная граница моделировалась методом объема жидкости. В расчетах варьировалась скорость газа. Получено, что с увеличением скорости газа средняя толщина пленки уменьшается, кроме того, толщина пленки оказалась неравномерной вблизи смесителя. Получено, что частота возмущений в жидкости возрастает с увеличением скорости газа, что интенсифицирует процесс уноса капель. С помощью численного моделирования был впервые описан механизм уноса капель в миниканале, который связан с опрокидыванием одиночных возмущений, а также с опрокидыванием в результате наложения возмущений. Стоит отметить, что опрокидывание возмущений при их наложении наблюдается чаще, чем опрокидывание одиночной волны. При опрокидывании происходит отрыв капель и их попадание на верхнюю стенку, кроме того на верхней стенке наблюдается коалесценция.