矩形窄流道內(nèi)氣泡破裂及彈狀流數(shù)值模擬.pdf

1、船舶在運動過程中，難免遇到海風(fēng)海浪的影響，使船體受到各種各樣的搖擺和傾斜作用的影響，從物理本質(zhì)上來講，歸結(jié)這些影響可以認(rèn)為是受到了一些不平衡力的作用。為了研究這些作用力對船舶系統(tǒng)蒸發(fā)冷凝設(shè)備換熱的影響，從而強(qiáng)化換熱和保證換熱的安全性，對矩形窄流道內(nèi)氣泡的破裂影響因素和彈狀流特性的研究就有著更加深遠(yuǎn)的意義。
　　本文在CFD商業(yè)軟件Fluent平臺下，基于VOF(VolumeofFluid)模型，從氣泡破裂的力平衡機(jī)理出發(fā)，研究了在

2、豎直矩形窄流道內(nèi)，單個氣泡受到附加慣性力作用下的變形破裂情況。研究發(fā)現(xiàn)，通過定義和觀察氣泡破裂點處速度和氣泡破裂時的頸部最短距離，來描述表面張力、附加慣性力大小及初始形狀對氣泡破裂的影響是合理的。氣泡破裂的機(jī)理來源于局部受力不平衡，導(dǎo)致破裂處液體對氣泡較大的射流作用，射流先是沿著破裂方向發(fā)展到一定程度就會沿著氣泡拉伸的方向發(fā)展，最后出現(xiàn)氣泡的破裂。同時還發(fā)現(xiàn)，表面張力、附加慣性力和初始形狀對氣泡的破裂有很大影響，它們直接影響流體對氣泡的

3、射流作用，最終可能導(dǎo)致氣泡破裂的發(fā)生。
　　同時，本文也對矩形窄流道中垂直、搖擺及傾斜三種條件下泰勒氣泡形狀及氣泡周圍壁面切應(yīng)力及液膜特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，液體質(zhì)量流速、最大搖擺角度及傾斜角度對泰勒氣泡的形狀、速度、壁面切應(yīng)力及液膜特性有著重要的影響；壁面切應(yīng)力在氣泡長度方向上不斷變大，直到進(jìn)入尾流區(qū)，由于強(qiáng)烈的渦旋作用，壁面切應(yīng)力產(chǎn)生強(qiáng)烈的無規(guī)則變化。同時，研究發(fā)現(xiàn)矩形流道中截面上壁面切應(yīng)力大于對角截面上壁面切應(yīng)力，這是由于