基于体积力控制的气泡流数值模拟研究

发布时间：2021-03-28 08:04

　　气液两相流广泛存在于自然界和工业领域中。与颗粒流相比,气泡由于界面容易发生变形,其受力规律更为复杂。为了更好的描述气泡绕流运动,本文提出了一种基于两参数的体积力控制方法,建立了控制力与气泡瞬时位移之间的关联关系,从而可以快速将气泡位置固定住。通过算例验证,检验了数值方法的可靠性和高效性。采用体积力控制方法,对气泡绕流进行了数值模拟研究。着重关注了We数和Re数对流动的影响,通过改变表面张力系数来控制We数,通过改变液相粘度来控制Re数。首先对小We数下的气泡绕流进行了研究。结果表明,在非定常计算下可以获得稳定的流场结果。在小We数下气泡总体变形较小,气泡呈现被压扁的趋势,拉伸方向垂直于来流方向。气泡变形程度取决于We数,而与Re数关系不大。随后提高We数,对大We数下的气泡绕流进行了研究。结果表明,大We数下气泡总体变形程度剧烈。当Re数较小时,可以获得稳定的流场结果。而随着Re数的升高,气泡流场和气泡形态开始出现非稳态的振荡现象。进一步提高Re数,气泡无法维持其完整的形态而出现破碎现象。为了对气泡形态有个全面的认识,对We数1-20、Re数1-1000范围内的工况进行了研究,在此基础... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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常见的颗粒两相流

常见

浙江大学硕士学位论文4图1-3浮力上升流中气泡形状的状态分布图[42]：s—球形；oe—扁椭圆形；oed—扁椭圆形（盘状并摆动）；oec—扁椭圆形的盖状；scc—闭合的球盖状，带有稳定的尾流；sco—球盖状，带有开放的不稳定尾流；sks—光滑稳定的裙状；skw—不稳定的裙状。1998年，Tomiyama等人[13]通过实验研究了各种水质环境中的气泡上浮运动，在前人工作的基础上，他们根据几种不同水质环境给出了不同的阻力系数公式，其中，对于无杂质系统：={[16(1+0.150.687),48],83+4}(1.5)于有轻微杂质系统={[24(1+0.150.687),72],83+4}(1.6)对于有严重杂质系统：={24(1+0.150.687),83+4}(1.7)这组关系式成为双流体方法中最常使用的阻力闭合模型之一。1998年，Raymond等人[43]对小变形的气泡进行了数值模拟，随后对气泡上浮速度进行了统计，得到了相应的无量纲运动参数，Re数在1-100范围内，We数在0-5范围，其

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3105183