晃蕩條件下氣泡運動特性研究.pdf

1、海浪、地震等條件都會導致核動力設備中存在自由液面的設備產生劇烈的晃蕩。為了分析晃蕩條件下液體中的氣泡行為特性以及晃蕩對氣泡上升行為的影響，本研究在Fluent平臺下運用CLSVOF(Coupled Level-Set andVolume-Of-Fluid)模型數(shù)值模擬氣泡在液體中的上升過程。
　　數(shù)值模擬晃蕩條件下，氣體由入口進入液體空間，形成氣泡并在液體中的上升過程，并輔助以實驗研究分析氣泡上升運動行為特性。計算結果顯示劇烈的晃

2、蕩會影響氣泡的脫離尺寸，在加速部分氣泡分離的同時阻礙部分氣泡的運動而導致氣泡聚合；晃蕩運動還會致使氣泡在水平方向偏離比較大的位移，致使氣泡呈周期性擺動上升。研究結果表明晃蕩條件下大空間內晃蕩液體呈現(xiàn)出復雜的非線性渦流場，受到渦流場的作用氣泡的上升過程由螺旋式變?yōu)閿[動上升，流場對氣泡上升運動的影響遠遠大于氣泡自身物理屬性。
　　數(shù)值模擬單個氣泡在靜水條件下、無自由液面縱蕩條件下、晃蕩條件下的上升過程，分析其速度變化。計算結果顯示縱蕩

3、形式的附加慣性力降低了氣泡上升速度，而水平方向速度變化形式與引入附加慣性力的變化趨勢相似，變化幅度隨氣泡尺寸減小而減小，頻率隨氣泡尺寸減小而增大；自由液面的波動在垂直方向上對氣泡的阻力會使氣泡上升速度減慢，水平方向與附加慣性力疊加使氣泡運動速度變化更為復雜。計算結果表明晃蕩運動的影響是附加慣性力與自由液面波動影響的疊加，氣泡的運動速度主要取決于外界激勵形式與強度還有自由液面波動幅度，氣泡的本身屬性起次要作用。
　　對縱蕩激勵不同周

4、期與振幅條件下的氣泡上升過程數(shù)值模擬，分析氣泡運動速度隨周期與振幅增加的變化規(guī)律。計算結果顯示隨著激勵振幅的增加氣泡水平方向運動速度變化趨勢與外界激勵相同，擺動幅度先增加后減小，垂直方向速度先減小再增加再減小；隨著外界激勵周期的增加氣泡水平方向擺動幅度迅速降低，垂直方向速度先減小再增加。計算結果表明振幅的增加雖然不改變氣泡水平方向的整體運動趨勢，但增強了局部擾動，因此對擺動幅度的變化呈現(xiàn)出明顯的非線性關系；周期的變化改變了外界激勵的相位