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《人工海水霧化室氣粒兩相流場特性研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩二h學(xué)位論文指氣體以大的氣塊形式存在于液體中的流動(dòng)，比如潛艇在水下發(fā)射魚雷前，發(fā)射孔艙門打開后壓縮空氣進(jìn)入海水就可以形成大尺度的氣泡；分層流也是一種十分常見的流動(dòng)，任何帶自由面的流動(dòng)都可以歸于這一類，比如水面的流動(dòng)等等。如果根據(jù)介質(zhì)組合分類，兩相流問題可以分為氣固、氣液和液固三種類型。其中不僅包含了單相流流場所涉及的復(fù)雜流動(dòng)問題，還包含了兩相間的相互干擾問題。與氣固和液固兩相流相比，氣液兩相流中還存在液滴變形、破碎、聚合和蒸發(fā)過程，因此其復(fù)雜程度更高，給實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)值計(jì)算都帶來很多困難?？傮w上看，這個(gè)領(lǐng)域的研究還遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟的階段，
2、距離建立完整的理論還有很大距離?，F(xiàn)有的氣液兩相流理論中包含了大量的經(jīng)驗(yàn)公式和模型假設(shè)，從側(cè)面證明了這個(gè)領(lǐng)域的理論還處于發(fā)展的初級階段。圖1．1顆粒相和氣塊流及分層流示意圖1．4氣液兩相流的數(shù)值模擬在氣液兩相流的數(shù)值模擬中有三類基本模型：第一類模型將氣液兩相介質(zhì)看作一種混合流體，稱為單流體模型；第二種氣液兩相看作相互獨(dú)立又相互作用的兩種流體，稱為雙流體模型；第三種將氣體或液體看作背景流體，而將另外一相看作離散分布于背景流體中的顆粒或粒子，在研究過程中用歐拉觀點(diǎn)研究背景流體，用拉格朗強(qiáng)觀點(diǎn)追蹤顆粒相的運(yùn)動(dòng)，稱為歐拉一拉格朗日模型。相對于歐拉一拉格朗19模
3、型，又將前面二種模型，即單流體和雙流體模型，統(tǒng)稱為歐拉一歐拉模型n，。4哈爾濱：[_：程大學(xué)碩士學(xué)他論文氣液兩楣流計(jì)算中常魘的模粼包括離散嬲模型(DiscretePhaseModel，DPM)、混合物模墅(MixtureModel)、歐拉模型(EulerianModel)、VOF模型(VolumeofFluids)、LevelSet模型等。離散相模型主要用于液滴流和氣泡流計(jì)算。這個(gè)模型假設(shè)液滴或氣泡(磊甏綾穩(wěn)為頹粒)鶼體疆不麓遭大，瑟曼大辱摹上均勻分棗子連續(xù)穩(wěn)中，即顆粒的局部體積濃度比要小于10％。離散相模型屬于歐拉一拉格朗日型模型。譙計(jì)算液滴流時(shí)，
4、氣體是避續(xù)相，液滴是離散相。酋先通過連續(xù)相的詩算獲褥滾場的速度、溘滾動(dòng)能等信息，然螽露在拉格朗鑫坐標(biāo)下對肇個(gè)液滴豹軌跡積分，在考慮液清在連續(xù)相場中的受力和清流擴(kuò)散等物域過程后，最終可以得到單個(gè)液滴的軌跡。因?yàn)橥牧饔?jì)算是在統(tǒng)計(jì)平均概念下進(jìn)行的，計(jì)算中獲彳蜉的湍流流場墩是平均意義上的流場，所以實(shí)際上計(jì)弊中是無法完全準(zhǔn)確趣孬璦潰滾潦場稔，因I
5、迦攀個(gè)滾滾鞔逑熬詩算沒有癸甄意義，鼠有計(jì)算大鬣的液滴軌跡獲得液滴運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律才有實(shí)際意義。離散相橫型就是通過大量液滴的計(jì)算模擬大量液滴的運(yùn)動(dòng)?；旌狭枘Ｐ蛶途蠢Ｐ投际蔷刺且粴W拉登計(jì)算。這蘧耱攘型幫避詩籜中的稿作為共
6、存于閽一空聞中的流體進(jìn)行計(jì)算。不同的是混合物模型通常計(jì)算二種流體相。麗歐拉模型則可以將不同的相作為組份進(jìn)行處理并分別建立方瑕進(jìn)行求解，瓣面可以計(jì)算多種不同流體馳浚場．VOF模型和LevelSet旗黧都藩于賽瑟逡蹤模壅，主簧薅于帶鑫套賽瑤悶囂靜計(jì)算。VOF模型用流體的體積比溺數(shù)判斷追蹤流體界面。LevelSet方法在1988年由Osher提出，主要思想是將分層流的邊界面作為追蹤函數(shù)的零等值面，并在詩髯巾始終保持為零等篷囂豹方法遙蹤透賽纛整耋“t。1．5海水霧化室實(shí)驗(yàn)研究方法到鞠蘺為止，實(shí)驗(yàn)研究仍然憝人工海永霧耽室硒利或改黧所采嗣翡主要手段，因?yàn)閿?shù)值模擬
7、手段還不足以完全的代錯(cuò)實(shí)驗(yàn)研究所起的作用，一個(gè)物理過程的最可靠的數(shù)據(jù)資料筱往要由實(shí)驗(yàn){爨《量得到。人工海水霧化蹇懿實(shí)驗(yàn)疆究是一瑗黲褰耗費(fèi)大力、物力、鼷力鞠霹淹懿工{乍。實(shí)驗(yàn)簪}究瑟臨的主翳問題包括：相似性問題、所需參數(shù)有效測量問題及模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。哈爾濱工穆大學(xué)碩士學(xué)位論文下面將分節(jié)詳細(xì)討論。1．5．1相似性問題要實(shí)現(xiàn)一令完整豹實(shí)驗(yàn)必須仔細(xì)考慮耱{羰條{孛茲漬是溷題““。露疆穩(wěn)似，這鼴我們首先要說明的問題，藉兩個(gè)現(xiàn)象中的同一類物理量具有確定的比例，則稱這兩個(gè)現(xiàn)象中的這類物理量相似。具體討論如下：1+凡何耜經(jīng)兩個(gè)同類的幾何圖形(鍘翔三角形)，若對液的眈鐨
8、攜籌，粥穩(wěn)忿兩個(gè)圖形幾何相似。幾何相似又可定義如下：凡幾何相似的圖形，若分別取器自的“特征長度”度爨備邊，則所褥到的兩個(gè)無蹩綱的幾何圖形完全相同。對予A褥輻釹，霹激毒囂耱捷凝：1)燕死俺足寸戲～定毪鯛懿兩個(gè)器件，例如一個(gè)為真實(shí)霧化室(實(shí)物)，另一個(gè)為按比例縮小的模型器件；2)是同一器件的兩種不同的工況。2．運(yùn)動(dòng)穩(wěn)釹兩個(gè)流場在對成時(shí)剽，在對斑點(diǎn)上，若速殿方向相同，數(shù)值之眈稿等，則稱此流場運(yùn)動(dòng)相似。運(yùn)動(dòng)相似又可定義如下：凡運(yùn)動(dòng)相似的流場，若分別取各爨的“特征速度”度量各點(diǎn)的速度，則褥剎的兩個(gè)無爨纓速度場寵全箱嗣。3．動(dòng)力相似在寇義動(dòng)力相似之前，首先_陂注
9、意到作用襁流場微元體上的力可能肖穗縫力厶，壓力羞五，侯佳力Z，重力五，它們故形式兔以～∥百AV(△咿，厶～告
