基于clsvof模型的氣泡動(dòng)力學(xué)特性研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)中圖分類號(hào)!KQ!±窆UDC三圣2碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q53三密級(jí)公開基于CLSVoF模型的氣泡動(dòng)力學(xué)特性研究StudyofbubbledynamiccharacteristicsbasedonCLSVoFmodel作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：王茜茜動(dòng)力工程及工程熱物理熱能工程能源科學(xué)與工程學(xué)院閆紅杰教授陳喬平教授級(jí)高工論文答辯日期逸f望篁：盔答辯委員會(huì)主席中南大學(xué)二零一四年五月萬(wàn)方數(shù)據(jù)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，

2、除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得中南大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。作者簽名：潞日期：1叢里一年上月吐日作者簽名：毒逝遜日期：衛(wèi)!竺年旦月讓日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版；本人允許本學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論

3、文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適應(yīng)本聲明。作者簽名：立＆當(dāng)日期：’戰(zhàn)年蘭月止導(dǎo)師簽名日期：誣盟年上月叢日萬(wàn)方數(shù)據(jù)中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要基于CLSVOF模型的氣泡動(dòng)力學(xué)特性的研究摘要：氣泡廣泛存在于氣．液兩相流中，其生成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律是氣．液兩相的基本問(wèn)題。因此，全面深入地研究氣泡動(dòng)力學(xué)特性對(duì)解決實(shí)際工程中的問(wèn)題具有一定的指導(dǎo)作用。本文采用CLSv0F(CoupledLevelsetandV01ume0fFluid)模型，并考慮表面張力的運(yùn)動(dòng)方程，對(duì)氣泡的生成、運(yùn)動(dòng)及變

4、形進(jìn)行了數(shù)值模擬，深入研究了氣泡動(dòng)力學(xué)特性，主要完成的工作和得出的結(jié)論如下：(1)采用將VOF(V0lume0fFluid)和LeveISet模型相結(jié)合的CLSVOF模型的進(jìn)行相界面追蹤，給出了該模型的求解流程及其中的相界面構(gòu)造和距離函數(shù)初始化等關(guān)鍵過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)對(duì)重力場(chǎng)下單個(gè)氣泡生成及運(yùn)動(dòng)過(guò)程的數(shù)值模擬，指出CLSVOF模型可以彌補(bǔ)VOF模型曲率計(jì)算不準(zhǔn)確和界面光順性差的缺點(diǎn)以及解決LevelSet在計(jì)算過(guò)程中質(zhì)量不守恒的問(wèn)題。f2)模擬了不同工況下單個(gè)氣泡的生成過(guò)程，得到氣泡脫落時(shí)間和脫落體積與氣體流量、浸沒(méi)孔直徑、接觸角大小、相對(duì)

5、粘度和相對(duì)密度等參數(shù)的關(guān)系。當(dāng)諺≤50。時(shí)，氣泡脫落體積和脫落時(shí)間不受靜接觸角曉影響；當(dāng)曉上升到大于1000后，此時(shí)氣泡的脫落體積約為曉<50。時(shí)的三倍。當(dāng)氣體的入口流速v≤0．05rn／s時(shí)，脫離體積不受氣體流速影響。當(dāng)氣體流速y>0．05州s時(shí)，氣泡的脫落時(shí)問(wèn)按丁=o．3471萬(wàn)Q1／5屈班變化。且隨著氣體流量的增加，氣泡的生成流型逐漸從SP(SinglePeriodic)轉(zhuǎn)變?yōu)镈P(DoublePeriodic)。對(duì)于靜接觸角為70。的情況下，一／島?=o．25時(shí)的氣泡脫落體積比勵(lì)／p脅，=l時(shí)大了4．7倍；相對(duì)粘度從o．1到100增大

6、一千倍，脫落體積只增大了44．64mm3。(3)模擬了氣泡在不同工況下的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度和變形規(guī)律。得出不同直徑氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡，與采用高速攝像法獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性較好。氣泡的上升速度隨著氣泡的運(yùn)動(dòng)增大到一定值后，圍繞末速度震蕩。實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果中，不同直徑氣泡的上升末速度在粘性力和慣性力控制區(qū)域吻合良好，而在表面張力控制區(qū)域有所差別。表面張力和粘性力越小，氣泡發(fā)生變形的時(shí)間越早，變形程度也越大。(41對(duì)水平氣泡和同軸氣泡在浮力作用下的運(yùn)動(dòng)及變形過(guò)程進(jìn)行萬(wàn)方數(shù)據(jù)中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要了數(shù)值模擬。兩個(gè)氣泡間的聚并行為與升力的表現(xiàn)形式相關(guān)，

7、對(duì)于空氣．水系統(tǒng)中的不同直徑的水平氣泡，升力系數(shù)的符號(hào)在氣泡直徑在5mm到6mm之間將發(fā)生轉(zhuǎn)變。當(dāng)s≤2．25，平行氣泡發(fā)生聚并，當(dāng)S大于5，兩個(gè)氣泡將不再相互影響。對(duì)于同軸氣泡，上方氣泡的尾流對(duì)下方氣泡產(chǎn)生的卷吸作用是兩個(gè)氣泡的聚并的原因；這兩種放置方式氣泡的上升速度在聚并過(guò)程中都呈現(xiàn)前下降后上升的趨勢(shì)，氣泡發(fā)生聚并的時(shí)間受氣泡間距、勘數(shù)和船數(shù)的影響。圖60幅，表2個(gè)，參考文獻(xiàn)75篇。關(guān)鍵詞：氣泡動(dòng)力學(xué)特性；氣液兩相流；數(shù)值模擬；CLSVOF分類號(hào)：TK01+9萬(wàn)方數(shù)據(jù)Studyofbubbledynamiccharacteristicsb

8、asedonCLSVOFmodelAbstract：Bubblesexistwidelyingas。1iquid似。一phasenovnThefbnllationa