بررسی تحلیلی تأثیر معادلات حالت و خواص ترموفیزیکال به همراه معادلات جوانه زایی بر جریان دوفازی مافوق صوت

یکی از مهمترین کاربردهای جریان دوفازی، جریان در پره های توربین بخار می باشد. بخار فوق گرم پس از عبور از پره های توربین، در طبقات کم فشار به حالت دوفاز درآمده و قطرات مایع در آن ظاهر می گردد. حضور فاز مایع باعث تلفات مختلف شامل تلفات مکانیکی، ترمودینامیکی و آیرودینامیکی می شود و لذا راندمان توربین را کاهش می دهد. جریان در توربین های بخار معمولاً با یک نازل همگرا- واگرا شبیه سازی می شود. بخار خشک وارد قسمت همگرا شده و در قسمت همگرا همچنان خشک باقی می ماند. در قسمت واگرا مافوق صوت می شود و در اثر انبساط به حالت اشباع می رسد، ولی به دلیل سرعت بالای جریان فرصت مایع شدن پیدا نمی کند و بدین ترتیب بخار فوق سرد ایجاد می گردد. بخار فوق سرد در نقطه ی ویلسون شروع به جوانه زایی کرده قطرات مایع ظاهر می شود. گرمای نهانِ حاصل از تقطیرِ بخار ابتدا به قطره می رسد و سپس به بخار برگشت می نماید و همین موضوع باعث ایجاد شوک میعان و افزایش انتروپی می گردد. موقعیت شوک میعان به عوامل مختلف شامل شرایط ورودی جریان (فشار، دما و ...)، ضریب اصطکاک، ضریب چگالش، هندسه شیپوره، معادله حالت مورد استفاده و معادله جوانه زایی بستگی دارد. در پایان نامه حاضر از معادله حالت جدید برای بخار آب (بخار فوق گرم و فوق سرد بطور مجزا) و همچنین از معادلات جدید برای خواص ترموفیزیکال آب و بخار (معادلات بر اساس جدول بخار asme سال 2006) در حل جریان استفاده شد و نتایج حاصل از آن با نتایج قبلی (معادلات مرسوم ویریالی) مقایسه گردید. مشاهده شد در فشار و دمای سکونِ ورودی کمتر از 1.5 بار و 400 کلوین، معادلات بر اساس جدول بخار asme سال 2006 و در غیر این شرایط، معادلات ویریالی برای شبیه سازیِ جریان دوفازی مناسب تر هستند. همچنین به منظور بررسیِ تأثیر معادله جوانه زایی بر جریان دوفازی، دو معادله ی جوانه زاییِ مختلف (استاندارد و تابع تجربی وُلک) با هم مقایسه شد و معلوم گردید معادله جوانه زاییِ استاندارد همراه با تصحیحات لازم، انطباق بهتری با واقعیت دارد.