基于体积力控制的气泡绕流数值模拟研究

发布时间：2024-04-12 01:03

　　为了研究输运过程中的气泡绕流,提出了一种简单易行的体积力控制方法。该方法建立了控制力与气泡位移之间的关联关系,从而可以快速将气泡位置固定住。采用体积力控制方法,对不同了流动参数下的气泡绕流进行了数值模拟研究。结果表明,大We数下气泡变形均较为显著,气泡形状与Re数关系密切。该文模拟得到的气泡形状和阻力系数与文献中结果吻合一致,表明该方法能正确模拟变形气泡的受力问题。

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【部分图文】：

图1计算域及网格处理示意图

为了提高模拟精度，并节约计算量，计算域采用嵌套网格进行加密处理。定义气泡直径为D，整个计算域（如图1所示）长宽高分别为20D、10D和10D，外层区域的网格大小为D/6.25，中间嵌套三层加密网格，区域3、2、1的网格大小分别为D/12.5、D/25和D/50。气泡布置在区域1中....

图2We=4、Re=10时，不同时刻气泡形态变化及速度场云图

气泡在来流的作用下，趋向于跟随液体向右运动。在侦测到气泡中心发生微小位移后，体积力产生并施加于气泡区域，体积力的方向与位移方向相反，从而使得气泡中心位置迅速固定住。与此同时，气泡在绕流的作用下，形状发生了很大的变化。如图2所示，在Re=10的流动条件下，气泡初始形状为球形，在很短....

图3We=4、Re=10时，体积控制力系数大小的变化过程

图2We=4、Re=10时，不同时刻气泡形态变化及速度场云图图4We=4时，不同Re数下的气泡形状，第二列为本文模拟结果，第三列为文献[7]中的结果

图4We=4时，不同Re数下的气泡形状，第二列为本文模拟结果，第三列为文献[7]中的结果

图3We=4、Re=10时，体积控制力系数大小的变化过程当气泡形状稳定后，将气泡形状与文献中的结果进行了对比，如图4所示。图中，给出了Re数从1～200的气泡形状，可以发现，小Re数下，气泡头部呈现圆弧状，尾部呈现凹陷或扁平状。Re数50为一个分界线，此时气泡前后较为对称，总体....

本文编号：3951420