氣泡在豎直流道中上升時流動與熱質(zhì)傳遞的數(shù)值模擬.pdf

1、液體中的氣泡運(yùn)動有著廣闊的工程背景,對氣泡運(yùn)動的數(shù)值模擬和運(yùn)動界面追蹤技術(shù)的發(fā)展緊密相連.而具有運(yùn)動界面的流體流動現(xiàn)象廣泛存在于動力、能源、機(jī)械、水利等多種工程領(lǐng)域,因此對運(yùn)動界面的追蹤是計算流體力學(xué)中一項(xiàng)具有重大意義和富于挑戰(zhàn)性的研究工作.該文首先通過理論分析和數(shù)值模擬,比較了界面追蹤技術(shù)中VOF方法的三種界面重構(gòu)技術(shù).并利用平移場、旋轉(zhuǎn)場和剪切場對它們進(jìn)行了數(shù)值模擬和比較.計算結(jié)果表明除了有些尖角會被少許抹平外,PLIC方法無論在界

2、面的精細(xì)度上還是在銳利性上都最最好的,而FLAIR方法次之.因此,在對通道中的氣泡進(jìn)行追蹤時采用Yongs的PLIC界面重構(gòu)技術(shù)重構(gòu)界面,從而獲得的界面銳利性和精細(xì)性都比較好.在處理運(yùn)動界面的表面張力時成功的引入了較新的CSF模型.主場的計算采用應(yīng)用比較廣泛的有限容積的方法,控制方程的離散擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分格式,對流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式,速度與壓力的耦合問題用比較成熟的SIMPLE算法.對有氣泡的豎直流道的模擬結(jié)果表明:在Eo=56.3,

3、M=0.8,Re=8.6時,氣泡由圓形變?yōu)榱私茩E圓形,這個變化和實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分接近;受氣泡的影響,通道中流體在氣泡后端形成了兩個漩渦,并且隨著氣泡的變化,漩渦的縱向尺寸逐漸增大;同時氣泡也主要影響了通道中下游流體的溫度分布;保持氣泡尺寸、M數(shù)和Eo數(shù)不變,減少通道尺寸時,在相同時刻比較,流場中漩渦尺寸變小,氣泡對流場中上游溫度影響范圍增大,對下游溫度影響效果減緩.該文對豎直流道中上升的單個氣泡的形狀、運(yùn)動特性以及氣泡內(nèi)外流場的流動與傳熱