2。控制方程和数值方法在目前的工作,单液多相流模型基于各向同性假设流体和雷诺平均n - s方程将使用。混合物组成的空气、蒸汽和液体被认为是一种单一流体变量的密度。每个组件阶段共享相同的物理领域,也就是说,压力,速度,等等。液体的重力效应被认为是,压缩的气体是被忽视的。空气的体积分数、蒸汽和液体阶段,表示<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1">
α米米l:mi>
一个米米l:mi>
,<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2">
α米米l:mi>
v米米l:mi>
,<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3">
α米米l:mi>
l米米l:mi>
分别介绍了获取一组控制方程描述多相流动的空气,蒸汽和液体阶段。
gydF4y2B一个混合物的连续性方程如下:
动量定理为混合物持有
空气阶段应该保持连续
蒸汽相变过程中还应该满足连续性阶段:
gydF4y2B一个体积分数方程将不会解决的初级阶段,即液相。液相的体积分数方程计算基于以下约束:
此外,两个个体运输方程被用来描述传质过程(
13)(
4气相,液相之间的):
gydF4y2B一个混合物的volume-fraction-averaged密度和粘度采取以下形式:
此外,可靠<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M23">
k米米l:mi>
- - - - - -<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M24">
ε米米l:mi>
湍流模型(
14)一起墙函数(
15)是用于计算湍流粘度,<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M25">
μ米米l:mi>
t米米l:mi>
,使控制方程封闭。
gydF4y2B一个有限体积法是利用离散化积分控制方程,和high-resolution-interface-capturing高阶对流方案
16)是用来捕获自由表面。方程的时间期限和一阶隐格式离散,二阶逆风计划用于压力项和对流项。湍流模型方程中的对流项与一阶逆风计划特别是近似。简单的算法(
17]使用速度和压力之间的关系采用修正执行质量守恒和获取压力场。最终解决了线性代数方程系统的高斯-赛德尔迭代法(
18)和代数多重网格方法。计算时间步长为10−4年代划分完全指定的物理时间0.15 ~ 0.2 s。在每个时间步内迭代的最大50。
3所示。计算域和边界条件二维计算域和边界条件如图
1,长度和宽度对称楔的底部<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M26">
c米米l:mi>
=米米l:mo>
60米米l:mn>
毫米,<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M27">
D米米l:mi>
=米米l:mo>
17米米l:mn>
毫米(<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M28">
R米米l:mi>
=米米l:mo>
0.5米米l:mn>
D米米l:mi>
)。坐标系统的原点位于楔形的尖端。积极的方向<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M29">
x米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M30">
y米米l:mi>
分别为轴点向右,向上。进口边界条件和出口边界是60<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M31">
c米米l:mi>
和300年<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M32">
c米米l:mi>
远离原点。楔形的浸没深度<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M33">
h米米l:mi>
=米米l:mo>
70年米米l:mn>
,140年,分别为210毫米。自由表面的其余部分<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M34">
H米米l:mi>
=米米l:mo>
280年米米l:mn>
毫米高的水。计算域的顶部边界是1.75<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M35">
H米米l:mi>
离底部。域分为多次拉丝结构化网格,有100800个细胞。
4所示。结果与讨论在本节中,边界效应的影响等几个方面腔模式,自由表面的形状,和流体动力学的楔形讨论如下。
4.1。腔模式图
2介绍了典型的腔模式与自由表面空化数的一些特定的值,定义为<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M43">
σ米米l:mi>
v米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
P米米l:mi>
∞米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
p米米l:mi>
v米米l:mi>
)米米l:mo>
/米米l:mo>
0.5米米l:mn>
ρ米米l:mi>
l米米l:mi>
V米米l:mi>
∞米米l:mi>
2米米l:mn>
。腔轮廓被定义为接口的等值面<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M44">
α米米l:mi>
v米米l:mi>
=米米l:mo>
0.5米米l:mn>
定位。在这里,<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M45">
p米米l:mi>
v米米l:mi>
表明在特定的温度和水的饱和蒸汽压<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M46">
P米米l:mi>
∞米米l:mi>
和<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M47">
V米米l:mi>
∞米米l:mi>
表示上游压力和速度入口边界<我nl我ne- - - - - -为米ul一个><米ml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M48">
y米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
。
三腔模式:(a)稳定型;(b)过渡类型;(c)尾涡类型;上面的是水的体积分数的轮廓;较低的轮廓是涡度的大小。
确认该项目是由中国国家自然科学基金(批准号11002089,11002089)和上海市重点学科建设项目(批准号B206)。陈x是一个博士,讲师。
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