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伴随水蒸气凝结的两相滑移流动在自然界和工业应用中十分常见,与社会经济和日常生活息息相关。伴随水蒸气凝结的两相滑移流动的滑移效应主要体现在两个方面:一是速度滑移,水蒸气凝结产生的液滴密度远大于气相密度,因此在气相运动状态发生改变时,液滴的运动状态表现出迟滞现象;二是温度滑移,水蒸气凝结产生的液滴温度与气相温度不一致,并且水蒸气凝结释放的潜热会加剧这种温度滑移,并显著影响气相的运动状态。由于水蒸气凝结过程十分迅速且生成的液滴通常在微米及以下量级,常用的理论研究和实验研究等手段难以进行比较细致的研究,而数值模拟是当前本问题的有效研究途径。因此,本文主要应用带相间滑移的矩方法,对伴随水蒸气凝结的两相滑移流动进行了研究。具体工作如下: 首先,本文对带相间滑移的凝结矩方法进行了一定的简化,用直接向流场中加入大小一致的液滴微粒来代替水蒸气成核,实现相间速度滑移效应与水蒸气的凝结放热、液滴增长等因素解耦,以便更好的分析相间滑移效应对流场结构的影响。本文对液滴从兰金涡涡核内部向外迁移的过程进行了细致的分析,发现流场失稳时液滴分布呈现出的“四旋臂”结构,并进一步从流场涡量演化的角度对流场失稳的机制进行了分析。 然后,本文对兰金涡中的水蒸气凝结问题进行了数值研究。因为水蒸气凝结产生的液滴比较小,滑移效应也比较弱,所以水蒸气凝结释放的潜热是影响流场状态的主要因素。从液滴分布方面来看,虽然液滴滑移效应比较弱,但是液滴仍会向涡核外迁移,并在此过程中不断增长;从流场参数变化来看,凝结产生的热量会使旋涡内部压强增大、温度升高。但兰金涡是压强与速度自匹配的旋涡流动,所以伴随而来的就是旋涡运动速度的减小,从而使旋涡的强度变弱,这一点有着重要的现实意义。本文也讨论了液滴凝结增长对滑移效应的影响。结果表明,在液滴凝结增长过程中,气相会有一部分动量随水的气液转化转移到液滴上。这种额外的动量转移使得微液滴与气相的滑移驰豫过程变短,增强了微液滴的跟随性,削弱了气液两相间的滑移效应。 最后,本文将异质凝结矩方法扩展为带相间滑移的异质凝结矩方法,并对无凝结、有异质凝结无液滴滑移以及有异质凝结有液滴滑移三种流动工况下的出口马赫数为2的喷管流动进行了数值研究,分析异质凝结与液滴滑移效应对喷管流动的影响。结果表明,异质凝结在喷管的收缩段就已经发生,使喷管流动压强升高,马赫数增大;液滴滑移效应会阻碍气流的膨胀,使喷管流动的压强升高,马赫数减小,其影响幅度为5%左右。