波浪水槽和平面泊肃叶流中扰动空间演化的数值模拟

发布时间：2020-05-30 20:04

【摘要】：大气和海洋之间的气体交换是地球生物化学循环中的重要环节。近年来越来越受到人们的关注。另外,在其它领域如在环境工程和化学工程中,气液界面处气体传输问题也是非常重要的。作为气液界面传质研究的开始,本文首先建立了基于两相流理论的数值波浪水槽。本文中界面采用VOF法跟踪,流动控制方程为连续方程和N-S方程,入流边界采用推板式造波,在出流边界之前设置人工衰减层消波,从而出流边界可设为无滑移墙壁。控制方程采用有限体积法离散,计算网格采用不均匀的矩形网格。通过与理论值比较波形和某点处压力、速度随时间的变化,验证了本文建立的数值波浪水槽的正确性。在此基础上,研究了人工衰减层中吸收强度的取值问题,发现吸收强度的最佳取值依赖于波长、水深和振幅。同时考虑了气相压力变化和粘性对波浪场的影响,得到这两个因素均对波浪场没有显著的影响。最后,又对平面泊肃叶流中小振幅扰动的空间演化进行了数值模拟。流动控制方程为N-S方程,入流边界为速度入口,开边界为出流边界(outflow),计算时将小振幅的Tollmien-Schlichting (TS)波叠加在泊肃叶流上产生扰动,观察小扰动的空间发展。计算结果与Orr-Sommerfeld方程结果符合很好。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P731

【引证文献】