CO₂在高速流动中易发生非平衡凝结(NEC)，准确捕捉和分析凝结特性对优化系统设计和确保设备安全稳定运行至关重要。受 CO₂剧烈物性变化影响，物性计算方程精度直接决定NEC数值模型的准确性，而当前学界对物性方程如何影响 CO₂ NEC过程仍缺乏系统认知。

本团队硕士生陈昱光等在国家重点研发计划(编号：2023YFB4102203)资助下开展了深入研究，研究成果以“Numerical Study on the Influence of Equation of State on Non-Equilibrium Condensation of CO₂ in the Laval Nozzle” 为题发表于超临界流体领域权威期刊The Journal of Supercritical Fluids。论文建立了多种物性模型(SW、PR、RK和SRK)，以公开的Laval喷管为研究对象，评价出适用于CO₂ NEC的高精度物性方程模型。研究发现，考虑全真实气体效应的物性模型具有更高的预测能力与收敛性；SW方程虽被广泛认为能精准预测宽工况下的CO₂物性，但在本研究中对凝结起始位置的预测偏差较大；三类立方型方程对亚音速凝结的预测结果相近，但针对喷管扩张段的超音速凝结，PR和SRK方程对凝结起始位置的预测仍不理想；而RK方程在凝结起始位置和压力分布的预测上实现了双重高精度平衡。同时，研究阐明了临界半径的实际气体修正对正确模拟NEC过程的重要性。本研究有助于加深对CO₂ NEC特性的理解，并为CO₂在能源系统中的工程应用提供了模型参考。

(a)                                                          (b)

物性模型对(a)压力分布和(b)湿度分布的影响

不同临界半径的结果对比

Chen Y, Wang Z, Xi G. Numerical Study on the Influence of Equation of State on Non-Equilibrium Condensation of CO2 in the Laval Nozzle[J]. The Journal of Supercritical Fluids, 2026, 232: 106923.