1248.基于clsvof模型的氣泡動力學特性研究

1、中圖分類號!KQ!窆UDC三圣2碩士學位論文學校代碼!Q53三密級公開基于CLSVoF模型的氣泡動力學特性研究StudyofbubbledynamiccharacteristicsbasedonCLSVoFmodel作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：副指導教師：王茜茜動力工程及工程熱物理熱能工程能源科學與工程學院閆紅杰教授陳喬平教授級高工論文答辯日期逸f望篁：盔答辯委員會主席中南大學二零一四年五月中南大學碩士學位論

2、文摘要基于CLSVOF模型的氣泡動力學特性的研究摘要：氣泡廣泛存在于氣液兩相流中，其生成和運動規(guī)律是氣液兩相的基本問題。因此，全面深入地研究氣泡動力學特性對解決實際工程中的問題具有一定的指導作用。本文采用CLSv0F(CoupledLevelsetandV01ume0fFluid)模型，并考慮表面張力的運動方程，對氣泡的生成、運動及變形進行了數值模擬，深入研究了氣泡動力學特性，主要完成的工作和得出的結論如下：(1)采用將VOF(V0lu

3、me0fFluid)和LeveISet模型相結合的CLSVOF模型的進行相界面追蹤，給出了該模型的求解流程及其中的相界面構造和距離函數初始化等關鍵過程的實現方法。通過對重力場下單個氣泡生成及運動過程的數值模擬，指出CLSVOF模型可以彌補VOF模型曲率計算不準確和界面光順性差的缺點以及解決LevelSet在計算過程中質量不守恒的問題。f2)模擬了不同工況下單個氣泡的生成過程，得到氣泡脫落時間和脫落體積與氣體流量、浸沒孔直徑、接觸角大小、

4、相對粘度和相對密度等參數的關系。當諺≤50。時，氣泡脫落體積和脫落時間不受靜接觸角曉影響；當曉上升到大于1000后，此時氣泡的脫落體積約為曉005州s時，氣泡的脫落時問按丁=o3471萬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)轉變?yōu)镈P(DoublePeriodic)。對于靜接觸角為70。的情況下，一／島=o25時的氣泡脫落體積比勵／p脅，=l時大了47倍；相對粘度從o1到100增

5、大一千倍，脫落體積只增大了4464mm3。(3)模擬了氣泡在不同工況下的運動軌跡、運動速度和變形規(guī)律。得出不同直徑氣泡的運動軌跡，與采用高速攝像法獲得的實驗結果一致性較好。氣泡的上升速度隨著氣泡的運動增大到一定值后，圍繞末速度震蕩。實驗與數值模擬結果中，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)生變形的時間越早，變形程度也越大。(41對水平氣泡和同軸氣泡在浮力作用