為了研究輸運(yùn)過程中的氣泡繞流,提出了一種簡單易行的體積力控制方法。該方法建立了控制力與氣泡位移之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,從而可以快速將氣泡位置固定住。采用體積力控制方法,對不同了流動參數(shù)下的氣泡繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明,大We數(shù)下氣泡變形均較為顯著,氣泡形狀與Re數(shù)關(guān)系密切。該文模擬得到的氣泡形狀和阻力系數(shù)與文獻(xiàn)中結(jié)果吻合一致,表明該方法能正確模擬變形氣泡的受力問題。

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【部分圖文】：

圖1計算域及網(wǎng)格處理示意圖

為了提高模擬精度，并節(jié)約計算量，計算域采用嵌套網(wǎng)格進(jìn)行加密處理。定義氣泡直徑為D，整個計算域（如圖1所示）長寬高分別為20D、10D和10D，外層區(qū)域的網(wǎng)格大小為D/6.25，中間嵌套三層加密網(wǎng)格，區(qū)域3、2、1的網(wǎng)格大小分別為D/12.5、D/25和D/50。氣泡布置在區(qū)域1中....

圖2We=4、Re=10時，不同時刻氣泡形態(tài)變化及速度場云圖

氣泡在來流的作用下，趨向于跟隨液體向右運(yùn)動。在偵測到氣泡中心發(fā)生微小位移后，體積力產(chǎn)生并施加于氣泡區(qū)域，體積力的方向與位移方向相反，從而使得氣泡中心位置迅速固定住。與此同時，氣泡在繞流的作用下，形狀發(fā)生了很大的變化。如圖2所示，在Re=10的流動條件下，氣泡初始形狀為球形，在很短....

圖3We=4、Re=10時，體積控制力系數(shù)大小的變化過程

圖2We=4、Re=10時，不同時刻氣泡形態(tài)變化及速度場云圖圖4We=4時，不同Re數(shù)下的氣泡形狀，第二列為本文模擬結(jié)果，第三列為文獻(xiàn)[7]中的結(jié)果

圖4We=4時，不同Re數(shù)下的氣泡形狀，第二列為本文模擬結(jié)果，第三列為文獻(xiàn)[7]中的結(jié)果

圖3We=4、Re=10時，體積控制力系數(shù)大小的變化過程當(dāng)氣泡形狀穩(wěn)定后，將氣泡形狀與文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行了對比，如圖4所示。圖中，給出了Re數(shù)從1～200的氣泡形狀，可以發(fā)現(xiàn)，小Re數(shù)下，氣泡頭部呈現(xiàn)圓弧狀，尾部呈現(xiàn)凹陷或扁平狀。Re數(shù)50為一個分界線，此時氣泡前后較為對稱，總體....

本文編號：3951420