發(fā)布時間：2018-01-28 07:17

  本文關鍵詞： 自由匯流旋渦 Ekman邊界層 Ekman抽吸 流體體積模型　出處：《物理學報》2016年05期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：自由匯流旋渦形成過程中有抽吸現(xiàn)象發(fā)生,是一個比較復雜的氣液兩相耦合過程,其中所涉及的Ekman層耦合及演化機理具有重要的科研價值與實際意義.針對上述問題,提出了一種自由匯流旋渦Ekman抽吸演化機理建模與分析方法.基于多相流體體積VOF模型與湍動能—耗散(k-ε)模型,建立了面向匯流旋渦Ekman抽吸演化的兩相動力學模型.基于上述模型,分析初始轉(zhuǎn)動速度分量、排流量與Ekman抽吸過程的內(nèi)在聯(lián)系,并揭示相關流場分布規(guī)律.研究結(jié)果表明:初始擾動不同,匯流旋渦的吸氣孔、抽氣孔距離容器底面邊界的高度保持不變;初始擾動加強,吸氣階段轉(zhuǎn)速增加,Ekman邊界層厚度及抽吸高度增加,抽吸、貫穿階段Ekman抽吸現(xiàn)象減弱;初始擾動恒定,Ekman抽吸高度保持不變,與排流量變化無關.研究結(jié)果可為自由匯流旋渦形成機理方面的研究提供有益參考,也可為冶金、化工領域的旋渦抑制控制提供技術支持.
[Abstract]:The phenomenon of suction occurs in the formation of free flow vortex, which is a complicated gas-liquid two-phase coupling process. The coupling and evolution mechanism of Ekman layer involved in it have important scientific research value and practical significance. A method for modeling and analyzing the evolution mechanism of free vortex Ekman pumping is presented, based on the volume VOF model of multiphase fluid and the turbulent kinetic energy dissipation k- 蔚 model. A two-phase dynamic model for the evolution of Ekman suction in confluence vortex is established. Based on the above model, the intrinsic relationship between the initial rotational velocity component, the discharge flow rate and the Ekman suction process is analyzed. The results show that the height between the suction hole and the bottom boundary of the vessel remains unchanged when the initial disturbance is different. When the initial disturbance is strengthened, the rotational speed increases in the suction stage, and the thickness of the Ekman boundary layer and the suction height increase, while the Ekman suction decreases during the period of suction. The Ekman suction height of the initial disturbance is constant and independent of the discharge rate. The results can provide a useful reference for the study of the formation mechanism of free vortex and also for metallurgy. Vortex suppression control in chemical industry provides technical support.
【作者單位】： 浙江工業(yè)大學機械工程學院特種裝備制造與先進加工技術教育部/浙江省重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:51375446,51575494) 浙江省杰出青年科學基金(批準號:LR16E050001) 浙江省重點科學基金(批準號:LZ14E050001)資助的課題~~
【分類號】：O359
【正文快照】： 1 引言 研究匯流旋渦抽吸演化機理在冶金容器(轉(zhuǎn)爐、鋼包、中間包) 澆注、化工萃取分離、水利工程狀態(tài)監(jiān)控等工業(yè)領域具有重要實際意義 [1?7]. 上述工業(yè)實例共同之處為: 流體一般為兩(多) 相流, 容器為薄壁管殼結(jié)構(gòu); 排流后期形成的兩相旋渦抽吸過程使得表層相流體破裂, 并通

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 WANG Dakui;WANG Hui;LI Ming;LIU Guimei;WU Xiangyu;;Role of Ekman Transport Versus Ekman Pumping in Driving Summer Upwelling in the South China Sea[J];Journal of Ocean University of China;2013年03期

2 談哲敏,伍榮生;經(jīng)典Ekman流,Ekman層的平衡風場及其擾動穩(wěn)定性[J];氣象學報;1993年02期

3 紀文君,王衛(wèi)強;Ekman螺線的動力學結(jié)構(gòu)[J];臺灣海峽;2002年03期

4 談哲敏;方娟;伍榮生;;Nonlinear Ekman Layer Theories and Their Applications[J];Acta Meteorologica Sinica;2006年02期

5 ;Wave energy input into the Ekman layer[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);2008年01期

6 張永寧;邊界層中風速最終向Ekman氣流適應[J];高原氣象;1986年04期

7 談哲敏,伍榮生;Ekman動量流的動力特征與鋒生[J];中國科學(B輯 化學 生命科學 地學);1990年12期

8 談哲敏,伍榮生;邊界層動力學中的Ekman動量近似[J];氣象學報;1991年04期

9 何建中;Linear Momentum Approximation and Frontogenesis Caused by Baroclinic Ekman Momentum Flow[J];Advances in Atmospheric Sciences;1993年01期

10 傅剛,周發(fā)t,陳登俊;非線性大氣Ekman層三維動力學特征[J];海洋湖沼通報;1994年02期

相關會議論文 前2條

1 劉敏;;Ekman層風隨高度分布方程的數(shù)值解法[A];中國地球物理學會第二十屆年會論文集[C];2004年

2 張光智;徐祥德;王繼志;;1998年南海季風(SCSMEX)和高原科學試驗(TIPEX)邊界層Ekman動力學特征研究[A];推進氣象科技創(chuàng)新加快氣象事業(yè)發(fā)展——中國氣象學會2004年年會論文集（下冊）[C];2004年

相關博士學位論文 前2條

1 張宇銘;波浪對Ekman層能量輸入及質(zhì)量輸運的影響研究[D];中國海洋大學;2013年

2 徐俊麗;波浪對海洋表層Ekman流和上層混合的影響研究[D];中國科學院研究生院（海洋研究所）;2013年

相關碩士學位論文 前2條

1 楊忠良;波浪對南中國海Ekman層風能輸入的影響[D];中國海洋大學;2007年

2 劉國昕;海洋層化和海冰漂移速度變化對北極冰下海洋Ekman漂流的影響及北極次表層暖水的熱通量與維持機制[D];中國海洋大學;2012年

，

本文編號：1470146