1、液體中的氣泡運(yùn)動(dòng)有著廣闊的工程背景,對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬和運(yùn)動(dòng)界面追蹤技術(shù)的發(fā)展緊密相連.而具有運(yùn)動(dòng)界面的流體流動(dòng)現(xiàn)象廣泛存在于動(dòng)力、能源、機(jī)械、水利等多種工程領(lǐng)域,因此對(duì)運(yùn)動(dòng)界面的追蹤是計(jì)算流體力學(xué)中一項(xiàng)具有重大意義和富于挑戰(zhàn)性的研究工作.該文首先通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬,比較了界面追蹤技術(shù)中VOF方法的三種界面重構(gòu)技術(shù).并利用平移場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)場(chǎng)和剪切場(chǎng)對(duì)它們進(jìn)行了數(shù)值模擬和比較.計(jì)算結(jié)果表明除了有些尖角會(huì)被少許抹平外,PLIC方法無(wú)論在界

2、面的精細(xì)度上還是在銳利性上都最最好的,而FLAIR方法次之.因此,在對(duì)通道中的氣泡進(jìn)行追蹤時(shí)采用Yongs的PLIC界面重構(gòu)技術(shù)重構(gòu)界面,從而獲得的界面銳利性和精細(xì)性都比較好.在處理運(yùn)動(dòng)界面的表面張力時(shí)成功的引入了較新的CSF模型.主場(chǎng)的計(jì)算采用應(yīng)用比較廣泛的有限容積的方法,控制方程的離散擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分格式,對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式,速度與壓力的耦合問(wèn)題用比較成熟的SIMPLE算法.對(duì)有氣泡的豎直流道的模擬結(jié)果表明:在Eo=56.3,

3、M=0.8,Re=8.6時(shí),氣泡由圓形變?yōu)榱私茩E圓形,這個(gè)變化和實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分接近;受氣泡的影響,通道中流體在氣泡后端形成了兩個(gè)漩渦,并且隨著氣泡的變化,漩渦的縱向尺寸逐漸增大;同時(shí)氣泡也主要影響了通道中下游流體的溫度分布;保持氣泡尺寸、M數(shù)和Eo數(shù)不變,減少通道尺寸時(shí),在相同時(shí)刻比較,流場(chǎng)中漩渦尺寸變小,氣泡對(duì)流場(chǎng)中上游溫度影響范圍增大,對(duì)下游溫度影響效果減緩.該文對(duì)豎直流道中上升的單個(gè)氣泡的形狀、運(yùn)動(dòng)特性以及氣泡內(nèi)外流場(chǎng)的流動(dòng)與傳熱