湿蒸气流量装置需要改变蒸汽的干度,改变干度的措施是用汽、水混合器把过热蒸汽和水按一定比例混合,混合后的蒸汽成为干度确定的湿蒸汽.湿蒸汽在不同干度、流速呈现不同流型.现有多种混合器,如静态的、动态的;静态的又有直流冲击型的、直流喷射型的、漩涡混合型的等;动态的有内场驱动的,外场驱动的.但这些都不是用来给蒸汽流量装置用的.在蒸汽流量装置上使用的混合器必须按照改变干度的要求进行特殊设计.本课题按照干度在0.3～0.9的范围设计混合器.用计算流体力学(CFD)方法模拟混合的效果,选用适当模型,指导混合器的设计.混合器中的流场测量非常困难，常规的测量方法很难对温度、压力、流动状态不被扰动；如何在设计前预知流场，对流场的各种参数，如速度、压力、温度、渦度、紊流动能、紊流耗散等分布给以给以预示做起设计就理性多了。本文用CFD方法计算，给出了速度、压力、渦量、网格雷诺数的流场，混合器的基本结构是，一个缩-放管，和一个注入管，共在一个腔体中结合；缩-放管进口流入过热蒸汽，另在注入管流入水；汽、水在环形缩放狭缝中强烈碰撞达到混合。在出口管流出饱和蒸汽。CFD计算时取混合器内流为控制体，其中流动遵循质量、动量、能量、状态的转换和平衡；在混合过程不断发生着相变和相变弛豫；这是特别需要关注的技术难点，也是研究的焦点。在混合器的汽、水进口阶段各自保持着单相，在混合腔中混合后达到饱和成两相；使用两相流的模型；在物理模型中，其中一相的干度设置为零(或者为1)，就可以描述单相,如果模型中干度设置为大于零而小于1，描述为两相；所以物理模型都用多相流所以物理模型都用多相流模型。混合器的进口处的缩放，使进口蒸汽流速(Ma＜1)经扩压减速，再经收缩使汽流成喇叭形冲向流入的水；喉部亚临界缩放，喇叭出口和分流体之间形成环形射流，射流造成的高速流产生较低的压力和较高的流速，把外流引射进来，水流自身的静、动能量加蒸汽的引射作用从环形缝隙流出，不管水流是什么压力进来时都会和蒸汽发生撞击，进行动量交换、质量交换、热量交换从而混合。三项‘交换’的混合机理是蒸汽和水产生的扩散和碰撞。蒸汽和水之间随时随地会发生相变和相变弛豫，随时随地有水蒸发为汽，有汽凝结成水。本装置是用来测量湿蒸汽的；预先设置各种参数按给出流速产生流型；按水平、垂直管的两相流流量通量选择流型在混合过程，压力和速度有剧烈变化，有不同强度的气穴发生，同时也有不断的气泡破裂产生水击，伴有噪音，这个问题需要设计和调试中关注。控制饱和蒸汽压予以控制。温度、压力控制：温度和压力控制使在混合器内保持定值。绝热控制,混合器必须严格控制为绝热；使热传导、热辐射、热对流减到尽可能的小。混合效果判断，本课题讨论的混合器的混合效果判断是看出口处的速度、压力分布是否均匀，进一步需要研究怎样定性和定量的判断，制定判据。采用了四种结构，比较后发现，出口用椭球分流器较好，速度、压力分布的均匀；减少了分流漩涡，使在较大的环状腔有较好混合。CFD方法得到流场是预先知道混合情况的有用方法。