【摘 要】
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液滴撞击物体表面产生的撞击力对很多自然过程与生产活动都有重要作用.该文采用有限体积法及VOF(volume of fluid)方法数值模拟了液滴撞击覆有液膜的平面的撞击过程,研究了液膜厚度对撞击力的影响.数值计算得到了液滴撞击覆有液膜平面的撞击力瞬时值的变化规律、壁面上的压强分布及其演化规律.研究结果表明:液滴撞击覆有液膜的平面时,覆盖在壁面上的液膜能延缓壁面所受撞击力的上升速率,起到缓冲作用,且其缓冲作用随液膜厚度的增大而增大.随着液膜厚度由零开始增加,壁面所受瞬时撞击力峰值先随液膜厚度增大而增大;瞬时
【机 构】
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上海大学力学与工程科学学院,上海市应用数学和力学研究所,上海市能源工程力学重点实验室,上海200072
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液滴撞击物体表面产生的撞击力对很多自然过程与生产活动都有重要作用.该文采用有限体积法及VOF(volume of fluid)方法数值模拟了液滴撞击覆有液膜的平面的撞击过程,研究了液膜厚度对撞击力的影响.数值计算得到了液滴撞击覆有液膜平面的撞击力瞬时值的变化规律、壁面上的压强分布及其演化规律.研究结果表明:液滴撞击覆有液膜的平面时,覆盖在壁面上的液膜能延缓壁面所受撞击力的上升速率,起到缓冲作用,且其缓冲作用随液膜厚度的增大而增大.随着液膜厚度由零开始增加,壁面所受瞬时撞击力峰值先随液膜厚度增大而增大;瞬时撞击力峰值达到最大后,继续增大液膜厚度,瞬时撞击力峰值随液膜厚度增加而减小,因此,液滴撞击覆有一定厚度薄液膜的平面达到的瞬时撞击力峰值最大.虽然液滴撞击无液膜覆盖平面达到的瞬时撞击力峰值不是最大,但是液滴撞击无液膜覆盖平面时,壁面上的压强远大于液滴撞击覆有液膜的壁面上的压强,且两者的演化规律不同.根据数值计算结果进行了无量纲分析,当液膜厚度小于液滴直径时,得到了液滴撞击覆有液膜平面的无量纲撞击力随无量纲时间的变化曲线.
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基于水槽物理模型实验,研究聚焦波在理想化岸礁断面上传播演化的水动力过程.岸礁模型前坡坡度为1:4,后接6m宽的礁坪.通过相位聚焦原理,在岸礁前坡处生成具有JONSWAP谱型的大波高入射聚焦波.利用浪高仪和ADV流速仪阵列测量沿岸礁断面的波浪自由表面和流速历时曲线变化.基于实验数据,重点分析了波面、流速和波浪能谱在波浪传播过程中的演化特征,探讨了礁冠对相关水动力特征的影响.对于所考虑的入射波浪条件,研究发现:礁前斜坡的存在增强了波浪聚焦过程中的非线性作用,波谱能量转移显著,尤其是高频谐波增长明显;无礁冠时,
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龙落尾泄洪洞可以大大降低泄洪洞缓坡段的流速,但在龙落尾段其流速仍然较高.在龙落尾起始段设置掺气设施,其佛氏数特性与以往三种类型的掺气设施大不一样,由此,其掺气空腔特性也有不一样的特点.该文在理论分析的基础上,设计了三组12个试验方案,专题研究泄洪洞底坡、掺气坎坎高和挑角等变量在不同来流条件下,掺气坎下空腔回水特性,同时,得到了掺气坎下空腔流态从无回水的净空腔流态到部分回水流态,再到完全回水淹没流态的临界条件.结果 表明:随着工作水头的增加,过坎佛氏数表现为先减后增的特性,整个工作条件下,过坎佛氏数较小;另
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