超音速分离器结构优化与流体流动特性研究

以超音速分离器为研究对象，分别按排液口间隙尺寸δ与喉管直径D之比为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7建立了5个模型。采用SST(剪切应力输运)κ-ω湍流模型对分离器内部流体流动特性进行了数值模拟，考察了压力分布、温度分布、激波位置、成核率与液滴半径等参数随δ的变化规律。结果表明：δ=0.5D时超音速分离器扩散段的极低压范围最大，膨胀能力最大，温度场分布更均匀，极低温范围也更大；优化δ值使激波位置下移，可更早产生诱导凝结核而利于液滴生成与增长；在分离器入口压力84.8 kPa、入口温度279.6 K、水蒸气体积分数0.75%条件下，δ=0.5D时分离器的成核率最高为318 kg^-1·s^-1、液滴直径达到996.8 nm,均高于其他模型，有利于提高其分离性能。