环形超声速喷管内天然气流场特性

依据角动量守恒原理设计了一种用于天然气脱水的环形超声速喷管，建立了相应的物理和数学模型，并采用RNGk-ε湍流模型对喷管内天然气流场特性进行了数值计算。结果表明，天然气进入环形超声速喷管后发生膨胀降温，在喷管出口处马赫数可达1.85，温度低达－70℃，天然气经旋流叶片产生旋流，离心加速度最大可达640000g，在低温和旋流场的联合作用下，天然气中的水凝结成液滴并被甩向管壁，实现天然气脱水。与传统的拉法尔喷管不同的是，中心体的存在可以有效地加强旋流，但同时旋流效应会降低喷管的膨胀制冷性能。