垂直上升圆管内等温气泡流动的总体平衡建模

对等温条件下垂直上升管内气泡的总体平衡(population balance)建模,提出了一种平均气泡数密度(ABND)方法.通过将平均气泡数密度传递方程引入到商业计算流体力学(CFD)软件ANSYS CFX10中来体现气泡的总体平衡.对湍流驱动下气泡自由碰撞以及湍流涡旋携带下撞击引起的气泡聚并和破裂效应采用Hibiki和Ishii提出的气泡聚并和破裂模型.对气泡流动中的基本变量:局部气含率和液体速度沿径向的分布进行了预测,并与Liu和Bankoff的实验数据进行了对比.预测结果和实测数据之间具有很好的一致性,证明了平均气泡数密度方法对气泡流动建模的适用性.

局部通气空泡尾部微气泡流减阻仿真研究

基于欧拉—欧拉双流体模型开展了局部通气空泡尾部气泡流仿真及减阻特性研究。模型中建立了局部通气空泡尾部回射流泄气模型,并通过改进湍流耗散系数计算模型考虑了高气含量对两相作用的影响。通过将模型应用于轴对称体微气泡减阻试验,验证了多相流模型的准确性。通过开展不同工况下局部通气空泡流仿真,正确预示了空泡后回流区及其下游气泡分布特点。基于仿真结果,对试验体摩阻和压阻进行分析,研究表明对于高压阻航行器,局部通气空化综合利用空化减阻和微气泡减阻,既能有效减小摩擦阻力,又能保持较小压阻,能实现比超空泡更高的减阻率。

垂直上升圆管内等温泡状流的数值模拟

介绍了描述等温状态下垂直气泡流流动的总体平衡方法(population balance approach).将平均气泡数密度控制方程引入到双流体模型中实现总体平衡.介绍了描述气泡聚并与破裂机制的Yao和Morel理论模型以及Hibiki等人的实验方法.利用商业计算流体力学软件ANSYS CFX10,对圆管特定位置上的5个基本变量:气含率、气泡平均直径、相间表面积浓度以及气体和液体速度沿半径分布进行了模拟计算.预测结果与实验数据的比较表明,预测结果和实测数据之间有很好的一致性.

通气空泡尾部气泡流仿真和特性分析

基于欧拉-欧拉双流体模型对通气空泡尾部气泡流进行数值仿真,并采用基于多尺寸分组模型的总体平衡方法预估气泡尺寸分布.应用改进后湍流耗散系数计算模型,考虑了气泡体积含量对在湍流作用下气泡扩散现象的影响.基于上述模型对两种试验工况下流场进行了数值仿真.结果表明模型对空泡尾部回流区特性进行了准确预示,在回流区高湍流度作用下气泡迅速破碎成小气泡.并进一步得到试验体尾流区空泡体积分数和速度分布.尾流区水流速度分布保持了流体经过非流线型对称体时产生的尾流分布规律.仿真结果与试验数据相一致,模型适用性得到验证.