基于格子玻尔兹曼方法的液滴撞击液膜数值模拟

发布时间：2024-11-02 16:37

　　 液滴撞击液膜现象往往伴随着复杂的传热传质过程,由于界面附近的大密度梯度和短时间内剧烈的界面变形、破碎过程,对该现象的数值模拟仍极具挑战性。采用大密度比LBM伪势模型,结合可调节表面张力的外力项,模拟液滴撞击液膜的过程。结果表明:使用模型可以在高Re数或高We数条件下模拟出液滴飞溅现象。随着液相粘滞系数增大或液膜厚度增加,更多的液滴粒子总动能消耗在撞击过程中,导致液冠末端变得越不容易散裂。液滴撞击形成液冠半径与无量纲时间平方根存在线性关系,斜率随着Re、We的增大而增大,随着液膜厚度的减小而增大。而液膜飞溅高度则随着Re和We和液膜厚度的增大而增大。

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【部分图文】：

为验证模型的准确性，本文采用1001×351矩形计算域，计算域底部固壁采用标准反弹边界，左右均采用周期边界，而计算域顶部采用非平衡外推边界，计算区域见图1。其中液滴初始半径为R0，液滴初始垂向速度为U，液滴中心距液膜高度为H1，液膜高度为H2，计算中各工况选取参数见表1。本研究中....

本研究在保证撞击速度不变的前提下，通过改变液体粘滞系数，获得四组不同的Re数，分别为Re=40、200、500、1000，用来观察不同Re数对液冠形态的影响。图2展示了不同Re对液冠形态的变化的影响，图中可以看到Re=40时，并未形成有效液冠，但其他三个工况形成液冠均非常明显。从....

图2不同Re条件下液冠形态演化过程图3展示了不同Re条件下，无量纲液冠半径与无量纲时间之间的关系。从图中可以看出，不同Re数条件下r/2R0和均成正比关系，与理论分析一致。同时斜率k随着Re数的增大而增大。同时在图上我们可以看出，当Re=40时斜率与Re=200、500、100....

图3展示了不同Re条件下，无量纲液冠半径与无量纲时间之间的关系。从图中可以看出，不同Re数条件下r/2R0和均成正比关系，与理论分析一致。同时斜率k随着Re数的增大而增大。同时在图上我们可以看出，当Re=40时斜率与Re=200、500、1000三个工况斜率相差较大，这是由于Re....

本文编号：4009810