液面冲击引起液滴飞溅问题的CIP方法数值模拟

发布时间：2018-01-30 20:16

  本文关键词： 液滴飞溅 物体入水 VOF方法 CIP方法 流固耦合　出处：《计算物理》2016年01期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：利用自主研发的CIP-ZJU(Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University)高精度数学模型研究强非线性自由表面流动问题.模型在直角坐标系统下建立,采用紧致插值曲线CIP方法作为流场的基本求解器,通过多相流的方式实现固-液-气耦合同步求解,采用平衡格式的VOF(VOF/WLIC:Volume of Fluid/Weighted Line Interface Calculation)自由面捕捉方法改进了原模型,利用浸入边界方法处理运动物体.利用改进的CIP模型开展了不同类型的物体冲击液面引起的液滴飞溅现象的数值模拟,重点分析液滴飞溅过程中的自由液面变形、作用荷载和物体位置等.通过数值结果与实验结果的比较验证模型的可靠性.结果表明:平衡格式的VOF自由面捕捉方法能更精确地重构自由面,本文的数学模型可精确预测强非线性自由表面流动问题.
[Abstract]:Using the self-developed CIP-ZJU(. Constrained Interpolation Profile Method in Zhejiang University. The high precision mathematical model is used to study the problem of strongly nonlinear free surface flow. The model is established under the system of rectangular coordinates. The compact interpolation curve CIP method is used as the basic solver of the flow field and the solid-liquid-gas coupling solution is realized by multiphase flow. VOF in balanced format. VOF/WLIC:Volume of Fluid/Weighted Line Interface calculation. The free surface capture method improves the original model. The modified CIP model is used to simulate the droplet spatter caused by different types of objects impacting the liquid surface. The deformation of free liquid surface in the process of droplet splashing is analyzed emphatically. The reliability of the model is verified by comparing the numerical results with the experimental results. The results show that the VOF free surface capture method based on equilibrium scheme can reconstruct the free surface more accurately. The mathematical model in this paper can accurately predict the strongly nonlinear free surface flow problem.
【作者单位】： 浙江大学海洋学院;卫星海洋环境动力学国家重点实验室国家海洋局第二海洋研究所;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(51209184;51479175) 浙江省杰出青年基金(LR16E09002) 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金(2013490211)资助项目
【分类号】：O352
【正文快照】： 3.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京210029)0引言液滴飞溅是自然界中常见的现象,如:船舶航行砰击、水上飞机降落、空投鱼雷入水、垮塌桥梁落水等问题均涉及液滴飞溅现象.因此开展液滴飞溅的高精度数值模拟在科学研究和实际工程运用方面具有重要

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 孙士丽;孙义龙;胡竞中;胡健;;圆柱体出水运动的自由面效应及水冢现象分析[J];计算物理;2013年02期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 张军,李英浩,金朋寿;垂直及斜出水流场的二维及三维TR-PIV试验[J];船舶力学;2005年02期

2 徐刚,任文敏,郑兆昌;水下运动体的三维动力特性分析[J];工程力学;2003年03期

3 王瑞臣;;海浪对导弹出水姿态影响数值分析[J];青岛大学学报(工程技术版);2010年01期

4 曹嘉怡;鲁传敬;李杰;吴磊;;潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究[J];水动力学研究与进展(A辑);2006年06期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林志勇;彭晓峰;;振荡液滴内部流态[J];工程热物理学报;2007年02期

2 刘志鹏;徐进良;;T型微流控芯片中的液滴形成[J];微纳电子技术;2007年03期

3 孙炜;季杰;何伟;;人体呼出的污染液滴在空气中的蒸发和沉降特性[J];中国科学技术大学学报;2008年04期

4 崔洁;陈雪莉;王辅臣;龚欣;;撞击液滴形成的液膜边缘特性[J];华东理工大学学报(自然科学版);2009年06期

5 熊燃华;许明;李耀发;杨基明;罗喜胜;于勇波;赵铁柱;;液-液两相介质中液滴在冲击作用下的演变过程[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2010年06期

6 张谨奕;薄涵亮;孙玉良;王大中;;三维空间液滴运动模型[J];清华大学学报(自然科学版);2013年01期

7 李大鸣;王志超;白玲;王笑;;液滴撞击孔口附近壁面运动过程的模拟研究[J];物理学报;2013年19期

8 王琪民,苏维,王文东,王清安;用高速摄影方法研究单液滴运动[J];高速摄影与光子学;1987年03期

9 E.Blaβ ,李素琴;气泡和液滴的生成和并合[J];力学进展;1990年04期

10 郑哲敏;液滴与液面碰撞时发生环形穿人的条件[J];力学学报;1990年03期

相关会议论文 前10条

1 左子文;王军锋;霍元平;谢立宇;胡维维;;气流中荷电液滴演化的数值模拟[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 贺丽萍;夏振炎;;低流量微管末端液滴形成及破碎的研究[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年

3 熊燃华;许明;李耀发;杨基明;罗喜胜;于勇波;赵铁柱;;液-液两相介质中液滴在冲击作用下演变模式[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集（下册）[C];2010年

4 刘华敏;刘赵淼;;液滴形成与下落过程分析[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年

5 郑哲敏;;液滴与液面碰撞时发生环形穿入的条件[A];郑哲敏文集[C];2004年

6 刘伟民;毕勤成;张林华;孟凡湃;薛梅;;液滴低压闪蒸形态和温度变化的研究[A];山东省暖通空调制冷2007年学术年会论文集[C];2007年

7 吕存景;;微尺度下的液滴黏附力学[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

8 陈雪;朱志强;刘秋生;;固体表面液滴热毛细迁移的实验研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

9 郭加宏;胡雷;戴世强;;液滴冲击固体表面液膜的实验和数值研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年

10 魏明锐;赵卫东;孔亮;沃敖波;;液滴修正零维蒸发模型的推导与分析[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前2条

1 王小龙;新法可让液滴按需形成任意形状[N];科技日报;2014年

2 孙文德;液滴透镜[N];中国知识产权报;2001年

相关博士学位论文 前10条

1 刘栋;液滴碰撞及其融合过程的数值模拟研究[D];清华大学;2013年

2 周源;蒸汽爆炸中熔融金属液滴热碎化机理及模型研究[D];上海交通大学;2014年

3 马玉龙;液滴辐射器辐射与蒸发特性的数值研究[D];中国科学技术大学;2010年

4 古淑青;微流控液滴单细胞分析系统的研究[D];浙江大学;2011年

5 马理强;介观尺度液滴动力学特性的光滑粒子动力学模拟[D];中北大学;2013年

6 毕菲菲;液滴撞击弯曲壁面的动力学过程研究[D];大连理工大学;2015年

7 李西营;液滴撞击固体壁面的实验及理论研究[D];大连理工大学;2010年

8 陈彬剑;T型微通道内液滴及气泡生成机理的研究[D];山东大学;2011年

9 王宏;梯度表面能材料上液滴运动及滴状凝结换热[D];重庆大学;2008年

10 宋晴;基于液滴分析技术和液滴指纹图的液体识别方法的研究[D];天津大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 崔艳艳;液滴撞击倾斜壁面动力学过程研究[D];大连理工大学;2010年

2 吴方;微流控系统的高通量液滴检测[D];天津理工大学;2015年

3 龚翔;电场作用下液滴的聚结特性及高压静电破乳研究[D];集美大学;2015年

4 李艳斌;工业厂房中敞口槽散发纯水液滴的蒸发和运动规律[D];西安建筑科技大学;2015年

5 张慧;液滴在随机粗糙表面的铺展动力学仿真研究[D];苏州大学;2015年

6 苏凤婷;基于单探针和液滴辅助的微构件转移方法和实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 李燕;液滴撞击加热固体平壁变形过程的数值模拟[D];大连理工大学;2009年

8 熊燃华;液-液两相介质中液滴在瞬时来流作用的演变过程研究[D];中国科学技术大学;2010年

9 李磊;单液滴燃烧的压力效应与热环境影响研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

10 邢淑敏;均质表面上液滴聚合的可视化实验研究[D];重庆大学;2006年

，

本文编号：1477138