Здравствуйте!Мне необходимо решить задачу о течении авиационного керосина по трубке, стенки которой нагреваются.
На входе задается керосин в жидкой фазе, а на выходе нужно получить газообразный керосин. Все справочные свойства авиационного керосина в жидкой фазе я задаю через пользовательскою базу данных материалов (User defined material database). В итоге получается новый материал, которого нет в базе данных материалов Ansys.
И вот в чем состоит проблема. Я бы с удовольствием решила эту задачу с помощью модели Multiphase, но для этого, насколько я понимаю, надо знать свойства не только первой фазы (жидкой), но и второй (газообразной). А свойств газообразного авиационного керосина я не могу найти даже в справочниках, но за то есть данные о температуре кипения, скрытой теплоте испарения и температуре разложения жидкого керосина.
В связи с этим возник вопрос. Могу ли я, зная перечисленные свойства жидкого керосина смоделировать процесс его фазового перехода не прибегая к модели Multiphase? Тогда с помощью какой модели я могу это сделать?Буду благодарна за помощь.
Добрый день,
в библиотеке материалов ANSYS Fluent для материалов типа fluid есть керосин c12h23 (для жидкого и газообразного состояний). Для описания фазового перехода помимо многофазной модели можно использовать еще дискретную фазу (DPM). Жидкий керосин присвоить дискретной фазе (частицам типа droplet). Такой подход может оказаться менее вычислительно затратным.
Добрый день
Позвольте несколько уточнений.
1. Ваша задача состоит в том, чтобы понять как быстро испаряется керосин в нагретой трубке или что-то другое? Какое конкретно явление или число вам необходимо получить?
2. Температура трубы задается постоянной или сопряженный теплообмен?
3. Готовы ли вы принять, что свойства керосина при движении его в трубе останутся постоянными или необходимо учесть изменение свойств из-за изменения состава керосина при испарении? Легкие фракции испаряются в первую очередь, у тяжелых уже другие свойства, влияющие на нагрев и испарение. Разница во времени испарения может быть в 1,5-2 раза.
4. DPM скорее всего не подойдет, хотя он действительно проще в этом отношении, но необходимо знать распределение капель по размерам. Если я правильно понял условие задачи, то это не ваш случай.
5. Какие свойства газообразного керосина вам нужны? Возможно вам действительно лучше использовать однокомпонентную модель жидкого и газообразного керосина для упрощения задачи. Тогда можно будет поискать свойства не керосина, а химического компонента, который вы примите за газообразный керосин. И уже поискать в специализированных химических справочниках. Например тут: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ или тут https://webbook.nist.gov/chemistry/
Вариант с использование стандартного c12h23 может быть выходом для отработки методики расчета. Точных данных вы вероятнее всего не получите.
При возможности сделайте более точное описание задачи со схемой. Тогда можно будет подумать над другой постановкой, но кроме мультифейс я тут пока ничего не увидел. Начните с 2D осесимметричной. Так вы быстрой поймете что нужно делать, а чего делать не стоит.
Здравствуйте! Спасибо за совет. Да, я знаю, что в библиотеке материалов Ansys есть керосин c12h23, но моя задача как раз и состоит в том, чтобы задать авиационный керосин с другими свойствами (конкретно, хочу задать топливо Т-1) и смоделировать его фазовый переход. Проблема в том, что я не знаю свойства этого топлива в газообразной фазе.
Здравствуйте! Начнем с того, что я моделирую часть рубашки охлаждения камеры сгорания летательного аппарата. Топливо, протекая по тракту, образованному между внутренней и наружной стенкой корпуса, поглощает тепло от аэродинамического нагрева, при этом происходит эндотермическая реакция, которая приводит к снижению температуры стенки, а топливо предварительно подогревается, что в дальнейшем ускоряет процесс реакции смешения и горения в камере сгорания. Именно поэтому мне необходимо смоделировать переход топлива из жидкой фазы в газообразную при его нагревании, потому что в дальнейшем планируется решить задачу с последующим впрыском этого топлива в камеру сгорания.
Таким образом, отвечая на ваш первый вопрос, я могу сказать. что моя главная цель - это получить газообразный керосин на выходе.
На данный момент была решена задача о нагреве керосина из библиотеки материалов Ansys, который протекает по охлаждающему тракту, находящемуся в стенке двигателя ЛА, и его фазовом переходе из жидкой фазы в газообразную. Жидкий керосин при температуре 300 К с массовым расходом 0,005 кг/с поступает в исследуемую область через входные сечения. Для моделирования нагрева, на нижней и верхней поверхностях геометрии задается коэффициент теплоотдачи 800 Вт/м2·К и 1000 Вт/м2·К, соответственно. Материал стенки – сталь. В результате керосин нагревается, охлаждая стенки, и на выходе переходит в газообразную фазу. Задача была решена с помощью Multiphase. Далее будет несколько рисунков с результатами.
Поэтому вариант использования керосина из библиотеки материалов Ansys не подходит. На данный момент моя основная задача - решить такую же задачу только со своим авиационным керосином, конкретно хочу рассмотреть топливо Т-1. Но я не знаю свойств этого топлива в газообразной фазе, поэтому не совсем понимаю как решить эту задачу без применения Multiphase.
Добрый день. В корректном задании свойств Вам поможет справочник Дубовкин Н.Ф. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник. М.: Химия, – 1985, 240 с. Обратите внимание, что энтальпия жидкого топлива и энтальпия пара топлива должны отличаться на величину теплоты испарения при данном давлении и или температуре насыщения.
Добавить комментарий