矩形窄流道內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，從物理本質上來講，歸結這些影響可以認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)冷凝設備換熱的影響，從而強化換熱和保證換熱的安全性，對矩形窄流道內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理出發(fā)，研究了在

2、豎直矩形窄流道內，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。氣泡破裂的機理來源于局部受力不平衡，導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力及液膜特性進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，液體質量流速、最大搖擺角度及傾斜角度對泰勒氣泡的形狀、速度、壁面切應力及液膜特性有著重要的影響；壁面切應力在氣泡長度方向上不斷變大，直到進入尾流區(qū)，由于強烈的渦旋作用，壁面切應力產生強烈的無規(guī)則變化。同時，研究發(fā)現(xiàn)矩形流道中截面上壁面切應力大于對角截面上壁面切應力，這是由于