垂直管內繞圓柱流動特性數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、工業(yè)領域內存在著大量的氣液兩相繞流柱體的現(xiàn)象，一定工況下形成交替脫落的旋渦，誘發(fā)柱體受到脈動升力的作用，由此產生的疲勞損傷大大縮短了工業(yè)設備的使用壽命，因此，對兩相繞流的數(shù)值模擬及實驗研究，能給工業(yè)設備的設計和安全運行提供充分的科學依據(jù)。 本文對垂直上升管單相氣體繞圓柱流動采用計算區(qū)域分割法，使圓柱表面得到正交性好的結構化網(wǎng)格，采用有限容積法，準確的模擬了表面渦的產生、發(fā)展和脫落的演化過程；發(fā)現(xiàn)當邊界層為層流邊界層時，隨Re數(shù)增

2、大，尾流的速度波動幅度變大，渦街的波動頻率變大，脫離點向來流方向偏移；從速度矢量方面分析了尾渦的三種發(fā)展形式及二次渦的兩種不同的形成機理。 在此基礎上，采用體積平均方法建立了氣液兩相流動控制方程組，并推導了氣液兩相流動阻力，升力及附加質量力的相間作用力的表達式。綜合考慮了由剪切引起的紊流和由氣泡引起的紊流關系式，采用基于RNGк-ε紊流模型對氣液兩相繞流流動進行模擬，并采用壁面函數(shù)法將這種高紊流Ee數(shù)下的к-ε模型推廣到了近壁區(qū)