數(shù)值研究了壁面效應(yīng)對(duì)剪切稀化流體內(nèi)氣泡上浮運(yùn)動(dòng)特性的影響,氣液兩相的界面捕捉采用流體體積（VOF）法,剪切稀化流體流變特性和氣液相間表面張力的計(jì)算分別采用Carreau模型和連續(xù)表面張力模型.詳細(xì)研究了不同流變指數(shù)下,壁面效應(yīng)對(duì)氣泡形狀、液相流場(chǎng)和氣泡終端速度的影響.結(jié)果表明,強(qiáng)的壁面效應(yīng)或弱的剪切稀化程度會(huì)限制氣泡的變形和尾渦的形成,使氣泡的終端速度減小;氣泡終端速度最易受壁面效應(yīng)的影響;強(qiáng)的壁面效應(yīng)和強(qiáng)的剪切稀化程度會(huì)導(dǎo)致高剪切速率區(qū)域出現(xiàn)在壁面附近,引起壁面附近液相表觀黏度大幅度的下降. 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2020,41(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

幾何模型

鑒于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格能夠很好地?cái)M合當(dāng)前計(jì)算區(qū)域的邊界,而且有利于相界面的重構(gòu),所以采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成網(wǎng)格系統(tǒng).為了獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果和加快收斂速度,使用了自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)(AMR).計(jì)算過(guò)程中,采用h-adaptive自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重構(gòu).對(duì)于當(dāng)前的研究,氣泡僅沿z軸正向上升,在徑向上不發(fā)生偏移.因此,采用區(qū)域自適應(yīng)網(wǎng)格法對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)區(qū)進(jìn)行細(xì)化,網(wǎng)格系統(tǒng)如圖2所示.當(dāng)前的網(wǎng)格系統(tǒng),有三個(gè)網(wǎng)格尺寸級(jí)別.首先,對(duì)整個(gè)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格尺寸為Δ1.接著用區(qū)域自適應(yīng)方法對(duì)寬度為氣泡直徑3倍、高度與計(jì)算區(qū)域相同區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化,網(wǎng)格尺寸為Δ2.為了準(zhǔn)確捕捉氣泡尾部的流動(dòng)特征,再次采用相同的方法對(duì)寬度為氣泡直徑1.5倍、高度與計(jì)算區(qū)域相同區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化,網(wǎng)格尺寸為Δ3.三個(gè)級(jí)別網(wǎng)格尺寸的關(guān)系為Δ1=2Δ2=4Δ3.2.6 計(jì)算方法

為了避免網(wǎng)格系統(tǒng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,同時(shí)盡可能減小計(jì)算量,設(shè)計(jì)了四套不同的網(wǎng)格系統(tǒng)(即grid 1、grid 2、grid 3和grid 4),檢查了網(wǎng)格尺度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,其最小網(wǎng)格尺寸分別為d/40,d/60,d/80和d/100.為了保證計(jì)算精度,以最苛刻的工況,即壁面效應(yīng)和流變指數(shù)最小的工況來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)格無(wú)關(guān)性.計(jì)算參數(shù)為Ga=3,Eo=200,n=0.2,L/d=12.5,μr=0.01和ρr=0.001.圖3為四套網(wǎng)格下氣泡瞬時(shí)速度隨計(jì)算時(shí)間的變化.氣泡瞬時(shí)速度由下式計(jì)算:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]修正壓力梯度粒子近似SPH方法計(jì)算大密度比界面流動(dòng)[J]. 徐丞君,徐勝利,劉慶源.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2019(01)
[2]靜止非牛頓流體中氣泡生成過(guò)程的傳質(zhì)[J]. 易妍妍,王智慧,楊超,毛在砂,王啟寶.  化工學(xué)報(bào). 2015(11)



本文編號(hào)：3449464