水平板壁水膜流動及破碎數(shù)值模擬.pdf

1、水膜的流動波動及破碎問題，在熱能工程、能源等諸多工業(yè)設(shè)備中廣泛存在，發(fā)展和完善研究水膜流動波動破碎的方法是揭示其特性的關(guān)鍵。本文從流體力學(xué)基本原理出發(fā)，通過合理的假設(shè)及簡化，分別建立了水膜流動、波動及破碎的數(shù)學(xué)模型，然后編制計(jì)算程序分別進(jìn)行模擬。 對于無波動的水膜流動模型，采用有限體積法對控制方程進(jìn)行離散，對流項(xiàng)采用迎風(fēng)格式，擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分格式。對離散方程的求解采用亞松弛迭代法，數(shù)值計(jì)算得出汽流速度是影響水膜速度分布的主要因

2、素。對于水膜波動，在進(jìn)行量綱分析得到簡化的控制方程及邊界條件后，使用由權(quán)重因子控制的差分格式，對控制方程進(jìn)行離散，利用施主一受主方法對流體體積方程進(jìn)行離散，采用VOF方法即體積函數(shù)C對自由界面進(jìn)行追蹤，得到水膜波動曲線，發(fā)現(xiàn)平板水膜入口振動頻率的增加會導(dǎo)致水膜波動振幅的降低，同時(shí)水膜的振幅隨著水膜流動方向趨于平緩。 在表面張力模型基礎(chǔ)上，給出判斷水膜破碎準(zhǔn)則。認(rèn)為當(dāng)汽流切應(yīng)力大于水膜表面張力水平分量時(shí)，水膜破碎。在波動程序中加入