泡群潰滅的直接模擬及統(tǒng)計特性分析.pdf

1、空化是液體環(huán)境中常見的兩相流動?？栈F(xiàn)象十分復(fù)雜，屬于多層次的泡動力學(xué)問題，具有非定常性、高非線性等許多特點，并且涉及相變過程，人們對其機理還缺乏全面的認識。大部分空化現(xiàn)象涉及泡群的潰滅。泡群潰滅中，氣泡間的相互作用對泡群的整體潰滅過程、局部的高頻壓力脈沖、射流的形成等都有十分重要的影響。本文采用基于VOF的直接數(shù)值模擬方法，分別對1個泡、2-27個泡和百個量級的不可凝氣泡的潰滅過程進行了模擬計算，著重關(guān)注泡間相互作用對氣泡潰滅過程的影

2、響，包括潰滅速率、高頻壓力脈沖、潰滅時間等。
　　單泡潰滅過程中，外部驅(qū)動壓力將驅(qū)使氣泡內(nèi)外形成負壓梯度，從而使氣泡半徑收縮。隨著氣泡體積的縮小，泡內(nèi)壓力增大。潰滅后期，當氣泡內(nèi)部壓力超過外部高壓時，在氣泡內(nèi)外形成正壓梯度，從而抑制氣泡體積的縮小，潰滅速率減慢，最后達到最小體積。同時，泡內(nèi)壓力達到最大峰值。
　　周圍存在其他氣泡時，氣泡的潰滅過程明顯不同于單泡。周圍氣泡的存在將延遲氣泡的潰滅過程，同時增大潰滅時達到的泡內(nèi)壓力

3、峰值。理論定性分析發(fā)現(xiàn)，周圍存在其他氣泡時，氣泡運動不單受遠場壓力的驅(qū)動，還受周圍氣泡誘導(dǎo)的壓力場的影響。周圍氣泡潰滅時，其誘導(dǎo)壓力先減小后增大，從而使中心氣泡的潰滅過程產(chǎn)生先延遲后加速的特征。定量分析表明，隨著氣泡間距的減小或周圍氣泡數(shù)的增多，氣泡的潰滅時間增長，潰滅時的壓力峰值增大，潰滅過程的延遲和局部加速特征明顯。
　　上百個泡的泡群潰滅過程中，外側(cè)的氣泡先發(fā)生潰滅，隨后壓力從外部向泡群內(nèi)部增長，導(dǎo)致內(nèi)部氣泡的潰滅。不同排列