偽勢多相MRT-LBM（多重松弛時間格子玻爾茲曼方法）模型由于理論簡單,自動形成兩相界面等特點,被大量應(yīng)用于多相流中的液滴撞擊以及氣液相變等數(shù)值模擬問題。該文基于二維和三維大密度偽勢MRT-LBM模型,研究了三維條件下的單液滴和連續(xù)雙液滴撞擊壁面過程。結(jié)果表明:三維MRT-LBM能很好地實現(xiàn)對單液低撞擊過程的模擬,且能精確地捕捉不同潤濕特性下的撞擊過程。該模型在液滴碰撞的模擬中與實驗結(jié)果吻合程度較高,較高的液滴雷諾數(shù)與親水程度有利于液滴在壁面上的鋪展。 

【文章來源】：水動力學(xué)研究與進展（A輯）. 2020,35(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

液滴撞擊固體后液膜水平和豎直拉伸長度Fig.2Horizontalandverticaltensilelengthofliquidfilmafterthedropletimpactsthesolid

關(guān)系，第一個液滴向上拉伸，并形成一個突出的尖端，類似于皇冠狀的結(jié)構(gòu)；進一步，液滴下落，液滴尖端部向下下落，形成帽子狀的結(jié)構(gòu)，緊接著液滴進一步向兩端擴展，形成飛碟狀z的形狀，這與單液滴的撞擊過程幾乎保持一致。液滴在表面張力和慣性力的作用下，進一步往返運動，液滴的能量逐漸消耗，最后接近于穩(wěn)定狀(t*=13.2)。圖12雙液滴撞擊固體壁面兩相界面隨時間演化過程Fig.12Evolutionofthetwo-phaseinterfaceofadoubledropletimpingingonasolidwall(Re=450,We=6.5,CA=90°)圖13給出了兩個工況下無量綱擴展長度隨無量綱時間的變化關(guān)系。從圖中可以看出：兩個工況下的無量綱潤濕長度在初期均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，曲線在振蕩中最終趨于穩(wěn)定�？梢钥闯鲈谳^高雷諾數(shù)的工況下，振蕩周期略長，在第一個震蕩周期內(nèi)，高雷諾數(shù)的工況振幅偏校圖13無量綱潤濕長度隨無量綱時間的變化關(guān)系Fig.13Therelationshipbetweendimensionlesswettinglengthanddimensionlesstime

李培生，等：基于LBM偽勢模型下的三維大密度液滴撞擊壁面數(shù)值研究535WeOhDRe(19)式中：U為液滴初始速度，D為液滴直徑，ν為液滴運動黏度，ρ為液滴密度，σ為液滴表面張力。為了確定液滴的初始位置，分別定義液滴初始無量綱位置參數(shù)如下1LD(20)2hD(21)本文所有無量綱長度與速度在計算過程中均是采用格子單位計算而來。圖1單液滴與雙液滴撞擊固體壁面示意圖Fig.1Schematicdiagramofsingleanddoubledropletimpactingonsolidwall三維MRT弛豫時間設(shè)定為1.0pj，1e11.1，11.1q，11.2xyz，其中氣液黏度比設(shè)定為10。溫度比設(shè)定為cT/T0.50，接下來將分別開展液滴Re數(shù)、We數(shù)、氣-液運動黏度比、氣-液密度比和幾何無量綱參數(shù)對液滴撞擊固體顆粒的動力學(xué)特性的研究。為了更加清晰地描述液滴在撞擊過程中兩相界面拉伸與斷裂隨時間的變化過程，如圖2所示，定義液滴沿水平方向擴展的最大界面寬度為D′，并定義水平無量綱擴展參數(shù)如下D"DD(22)圖2液滴撞擊固體后液膜水平和豎直拉伸長度Fig.2Horizontalandverticaltensilelengthofliquidfilmafterthedropletimpactsthesolid本文中使用的三維MRT-LBM模型模擬大密度比液滴碰撞時所采用的無量綱參數(shù)以及物性參數(shù)值如下：Re=600，We=11.56，運動黏度比為15，接觸角為90°，密度比設(shè)定為720。1.3模型驗證為了驗證本文的三維MRT-LBM的準(zhǔn)確性，對上文提到的方案進行了三維數(shù)值模擬，并與前人的研究結(jié)果進?


本文編號：3530044