非平整倾斜表面上流动液膜的影响因素分析

基于流体体积函数法(VOF),分别从液体物性和液相入口流速等因素对非平整倾斜表面上的液膜流动特性进行数值模拟,得出流体黏度的增大可增大液膜厚度并降低液膜整体流动速度,但不影响液膜与壁面之间的相位角;流体表面张力影响液膜与壁面之间的相位差及液膜的均匀性;液相入口雷诺数的增大可以增大液膜厚度,当雷诺数增大到一定程度时,液膜厚度不再有明显的变化,且液膜表面趋于光滑。研究结果表明:液膜的流动形式由液体各项物性和液相入口流速共同决定。

倾斜波动壁面上液膜表面波演化特性的影响

对倾斜波动壁面上流体表面波的演化规律进行了研究.考虑壁面形状为正弦波动壁面的情况,分析液膜流动的线性稳定性,并研究不同倾斜角度下扰动波波形随时间的演化情况及流经不同壁面形状时扰动波的波形变化.对整体的波形结构分析可知,随着时间的演化,扰动波的演化过程呈现为更大波长的近周期变化规律,与平板上的流动结构对比发现波动情况变得更加复杂;当液膜流经波动壁面时,扰动波在空间上不再呈现规律性变化,且随着壁面倾斜角度的增加,扰动波的振幅逐渐增加;在相同的壁面倾角下,波动壁面上的扰动波振幅大于平板壁面的扰动情况,且波形扭曲程度更明显;随着Re的增加,扰动波振幅逐渐增加,其对应波形的扭曲程度加深,且随着壁面振幅的增加,静态波振幅及扰动波振幅均随之增加,对应的行进波周期不变.最后,分析了壁面倾斜角度对流动稳定性的影响.

流动液膜的数值模拟研究综述

液膜流动现象广泛存在于自然界中,作为一种高效传热传质技术,其在化工等领域有着广泛的应用。近几年来,国内外学者越来越热衷于运用数值模拟技术来研究液膜的流动特性及传热传质特性。本文归纳分析了数值模拟研究中液膜自由液面的追踪方法。总结了不同壁面结构、不同壁面倾角、液体物性、液相流量与气相流速4个方面对液膜的流动特性的影响规律,以及改变壁面倾角、入口雷诺数、入口添加扰动时表面波呈现的波动特性。此外,还论述了流动液膜的传热传质特性的研究现状。所得结论对流动液膜的数值模拟研究具有一定的参考价值,最后提出了用数值模拟方法研究液膜流动的缺陷与不足,展望了更加科学合理地研究流动液膜的方法。

三角形结构对液膜流动特性影响的数值模拟

基于VOF方法,利用CFD软件FLUENT对倾斜壁面上二维气-液两相流进行数值模拟,分析了三角形高度和结构间距均为1mm的6种尺寸壁面上的液膜流动特性,获得了三角形结构的壁面上液膜自由液面的分布图以及不同结构宽度w对液膜流动特性的影响规律。结果表明:与平壁面上液膜流动相比,三角形结构壁面上液膜自由液面位置随三角形结构呈规律性变化;在三角形结构壁面上,气体漩涡存在于液膜和壁面之间,当三角形结构宽度w改变时,漩涡的形状和位置均发生变化。

波纹壁面上流动液膜涡的生成特性

针对液膜在非平整壁面上流动过程中生成涡的现象,基于VOF方法,采用FLUENT软件模拟了三维波纹壁面上的液膜流动。研究了波纹结构内涡结构的演化过程,分析入口Reynolds数、波纹结构、壁面倾角、流体黏度和表面张力对波纹结构内涡结构的影响。结果表明:随着时间的演化,涡的大小和形状不断变化,最终达到稳定。且涡结构变化对自由液面的波动影响显著。较低Re和波形度时,波纹结构内不易形成涡,随着Re和波形度增大,产生涡且涡呈增大趋势,涡的形态也随之改变,自由液面位置升高,其相位滞后于波纹壁面。当壁面倾角改变时,波纹结构内的涡特性变化较大,液膜厚度略有增加,而自由液面相位不明显。表面张力对涡结构有显著影响,液膜流动过程中不容忽视。流体黏性改变时,波纹结构内涡的大小和形状无明显的变化。黏度变小和忽略表面张力时,液膜厚度均变薄。以上结果为工业设备生产、运行和设计提供了一定参考依据。