К расчету закрученных турбулентных многофазных течений вязкого теплопроводного газа с объемным тепловыделением

Сформулирована краевая задача, описывающая осесимметричное турбулентное закрученное движение вязкого теплопроводного газа и дисперсной фазы, включая процессы конденсации водяного пара на жидких частицах. Для дисперсной фазы строится модель, учитывающая изменение концентрации пара и размера частиц за счет процессов конденсации или испарения. Результаты проведенных численных исследований показывают, что вследствие действия центробежной силы частицы, первоначально находящиеся вблизи оси вихря, быстро собираются в узком кольце, расширяющемся вниз по потоку, где и происходят интенсивная конденсация пара и соответствующее этому процессу тепловыделение. Установлено, что даже при небольших значениях концентрации пара $c_v \le 0.02$ в ядре вихря и очень низкой объемной плотности частиц $\phi_0 \approx 2.5 \times 10^{-8}$ межфазный теплообмен приводит к существенным изменениям энтальпии и продольной составляющей скорости газа в ядре вихря, в то время как окружная составляющая скорости меняется незначительно. При малых начальных и постоянных по пространству концентрациях жидких частиц $\phi_0 \le 10^{-7}$ влияние межфазного теплообмена несколько уменьшается одновременно с увеличением начального размера частиц дисперсной фазы. Однако при умеренных начальных концентрациях частиц $2 \times 10^{-7} \le \phi_0 \le 2.5 \times 10^{-6}$ влияние теплообмена возрастает с ростом размера жидких частиц.