本文基于OpenFOAM兩相歐拉求解器（twoPhaseEulerFoam）對(duì)二維平板進(jìn)行微氣泡減阻數(shù)值模擬。模型直接求解兩相N-S方程,同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,并考慮兩相間作用力的影響,通過求解界面輸運(yùn)方程來模擬氣泡的聚并和破碎。將數(shù)值結(jié)果和Madavan[1]試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的可行性。分析了不同流速下氣泡直徑、通氣速度、浮力對(duì)減阻率的影響,并且研究了氣泡對(duì)邊界處流體速度分布、氣體體積分?jǐn)?shù)的影響。從數(shù)值結(jié)果可以看出通氣速度較大且氣泡直徑較小時(shí),減阻效率高,并且浮力對(duì)減阻有一定影響。 

【文章來源】：船舶力學(xué). 2020,24(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

氣泡聚合與破碎示意圖

由于本文采用標(biāo)準(zhǔn)高雷諾數(shù)k-ε湍流模型，所以第一層網(wǎng)格在湍流充分發(fā)展的對(duì)數(shù)層，即y+>30。盡管沒有在粘性層，但并不影響對(duì)減阻機(jī)理的分析，主要避免網(wǎng)格長(zhǎng)寬比過大導(dǎo)致發(fā)散等情況發(fā)生，同時(shí)可以減少計(jì)算時(shí)間。y+的定義為[15]式中，uτ為摩擦速度，ρ為流體密度，μ為動(dòng)力粘性系數(shù)，y為第一層網(wǎng)格中心距離壁面的高度。網(wǎng)格劃分如圖4所示，網(wǎng)格數(shù)為30 800。

為了保證網(wǎng)格劃分合理性，將零通氣情況下的出口邊界處速度分布曲線和壁面律進(jìn)行比較。通過文獻(xiàn)[16]可以得到平板流動(dòng)中充分發(fā)展湍流的壁面函數(shù)為圖5給出了本文模擬的速度分布，橫坐標(biāo)是y+，縱坐標(biāo)是u+。本文的速度分布曲線和平板壁面函數(shù)吻合良好，可以保證網(wǎng)格劃分和湍流模型應(yīng)用的合理性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]平板微氣泡減阻數(shù)值模擬及影響因素分析[J]. 傅慧萍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(10)
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[4]微氣泡減少平板摩擦阻力的數(shù)值模擬[J]. 梁志勇.  船舶力學(xué). 2002(04)
[5]平板微氣泡減阻的數(shù)值模擬[J]. 林黎明,王家楣,詹德新.  船海工程. 2001(S2)

碩士論文
[1]微氣泡減阻數(shù)值模擬及其機(jī)理分析[D]. 魏艷.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3470739