氣泡潰滅時(shí)一些復(fù)雜物理現(xiàn)象數(shù)值模擬的Level Set方法.pdf

1、本文采用改進(jìn)的Level Set方法和基于原始流動(dòng)變量的不可壓N-S方程的計(jì)算流體力學(xué)方法,分別對(duì)浮力氣泡和剛性固壁附近空化氣泡的潰滅過(guò)程進(jìn)行了模擬研究.一方面注重?cái)?shù)值方法的研究,完善和創(chuàng)造性地提出適用于氣泡潰滅問(wèn)題計(jì)算方法,并保證計(jì)算的穩(wěn)定性和計(jì)算精度,另一方面通過(guò)計(jì)算結(jié)果的分析對(duì)氣泡潰滅過(guò)程中復(fù)雜物理現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行合理解釋,并探討各種物理參數(shù)的影響.采用LS(Level Set)方法來(lái)追蹤氣泡和液體的運(yùn)動(dòng)界面,介紹了LS方法的基本原

2、理,采用高精度離散格式保證數(shù)值穩(wěn)定性,修正的Godunov方案、三階精度的TVD-Runge-Kutta法和二階精度ENO格式,對(duì)LS變量進(jìn)行重新初始化,使LS變量始終保持為距離函數(shù),并有很好的質(zhì)量守恒性.建立浮力氣泡運(yùn)動(dòng)界面問(wèn)題單一流質(zhì)不可壓兩相流數(shù)學(xué)模型.采用Level Set,二階上風(fēng)TVD對(duì)流格式,限制函數(shù)和SIMPLE法相結(jié)合的方法,針對(duì)存在強(qiáng)間斷物質(zhì)界面(很大的密度和粘度比)、強(qiáng)非線形對(duì)流項(xiàng)(可能出現(xiàn)的高Re數(shù))、強(qiáng)源項(xiàng)(表

3、面張力和浮力的作用),以及較大的拓?fù)渥冃蔚母×馀輪?wèn)題,在交錯(cuò)非均勻網(wǎng)格體系中積分或微分離散各控制方程,并進(jìn)行編程模擬計(jì)算.建立固壁附近初始球狀純蒸汽空化氣泡潰滅問(wèn)題的不可壓縮單相流數(shù)學(xué)模型.采用氣泡內(nèi)部ENO速度插值法和氣泡內(nèi)部MAC投影法(MAC Projection Method),改進(jìn)Level Set方法,使之能進(jìn)行空化泡潰滅問(wèn)題的計(jì)算.采用MAC投影法進(jìn)行氣泡外流場(chǎng)的計(jì)算.建立固壁附近內(nèi)含可壓縮非凝結(jié)氣體并伴有相變現(xiàn)象的空化

4、泡生長(zhǎng)、潰滅和反彈等過(guò)程行為的氣泡外不可壓?jiǎn)蜗嗔鲾?shù)學(xué)模型.采用氣泡內(nèi)部最小二乘法速度插值和氣泡內(nèi)部MAC投影法(MAC Projection Method),改進(jìn)Level Set方法,使之能進(jìn)行空化泡振蕩問(wèn)題的計(jì)算.剛性壁面的作用,則使氣泡在潰滅過(guò)程中形成穿刺氣泡的射流并出現(xiàn)射流撞擊現(xiàn)象.射流撞擊形成有很大量值和梯度的新壓力中心,改變了整個(gè)流場(chǎng)的分布格局并使之復(fù)雜化.射流撞擊后繼續(xù)向下擴(kuò)展的射流造成對(duì)剛性壁面的沖擊是空蝕現(xiàn)象的根本原因