Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2022 номер 3

Исследована динамика формирования струи водного флюида сверхкритических параметров состояния, истекающей из сосуда высокого давления через тонкое сопло. Численное моделирование процесса истечения проведено с использованием системы уравнений газопарожидкостной смеси, включающей законы сохранения массы, импульса и энергии фаз в соответствии с однодавленческим, односкоростным и двухтемпературным приближениями с учетом контактного теплообмена и массообменных процессов испарения и конденсации в условиях равновесного состояния с применением модифицированного решателя reactingTwoPhaseEulerFoam открытого пакета OpenFOAM. Показан процесс формирования висячего скачка уплотнения в сверхзвуковой вскипающей струе с образованием диска Маха. Установлено, что процесс истечения сопровождается формированием вихревых зон вблизи оси симметрии, приводящих к возникновению периодических пульсаций давления и массовой скорости внутри струи, которые в дальнейшем приводят к образованию серии акустических волновых импульсов, предшествующих основному струйному течению. Приведено обоснование достоверности рассматриваемого численного метода, реализованного с применением решателя пакета OpenFOAM, путем сравнения численного и аналитического решений задачи Л.И. Седова о точечном взрыве в двухфазной газокапельной смеси в случае плоской геометрии. Представлены результаты сравнительного анализа численного решения и экспериментальной фотографии сверхзвуковой струи азота при истечении через цилиндрическое сопло из резервуара высокого давления. Полученные с применением пакета OpenFOAM численные результаты имеют удовлетворительное согласование с аналитическим решением и экспериментом.