垂直管內(nèi)繞圓柱流動(dòng)特性數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)存在著大量的氣液兩相繞流柱體的現(xiàn)象，一定工況下形成交替脫落的旋渦，誘發(fā)柱體受到脈動(dòng)升力的作用，由此產(chǎn)生的疲勞損傷大大縮短了工業(yè)設(shè)備的使用壽命，因此，對(duì)兩相繞流的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究，能給工業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供充分的科學(xué)依據(jù)。 本文對(duì)垂直上升管單相氣體繞圓柱流動(dòng)采用計(jì)算區(qū)域分割法，使圓柱表面得到正交性好的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，采用有限容積法，準(zhǔn)確的模擬了表面渦的產(chǎn)生、發(fā)展和脫落的演化過程；發(fā)現(xiàn)當(dāng)邊界層為層流邊界層時(shí)，隨Re數(shù)增

2、大，尾流的速度波動(dòng)幅度變大，渦街的波動(dòng)頻率變大，脫離點(diǎn)向來流方向偏移；從速度矢量方面分析了尾渦的三種發(fā)展形式及二次渦的兩種不同的形成機(jī)理。 在此基礎(chǔ)上，采用體積平均方法建立了氣液兩相流動(dòng)控制方程組，并推導(dǎo)了氣液兩相流動(dòng)阻力，升力及附加質(zhì)量力的相間作用力的表達(dá)式。綜合考慮了由剪切引起的紊流和由氣泡引起的紊流關(guān)系式，采用基于RNGк-ε紊流模型對(duì)氣液兩相繞流流動(dòng)進(jìn)行模擬，并采用壁面函數(shù)法將這種高紊流Ee數(shù)下的к-ε模型推廣到了近壁區(qū)