【摘 要】
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运用平衡态分子动力学理论对含有液氩分子微正则系统的微气泡的形成过程进行模拟.采用五阶预估一校正有限差分法对每个分子的牛顿运动方程进行求解,该方法能够较好的满足能量守恒特性。通过计算每个时刻各个分子的位置和速度,统计出了系统的动能,势能以及总能量,得到了气泡生长过程中各相分子的分布形貌,并且分析了温度对气泡生长过程的影响。模拟得到:气泡形成过程可分成四部分:团聚段、成核段、等温成长段以及等压成长段,
【机 构】
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西安交通大学,动力工程多相流国家重点实验室,陕西,西安,710049 中国核动力研究设计院空泡物理
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运用平衡态分子动力学理论对含有液氩分子微正则系统的微气泡的形成过程进行模拟.采用五阶预估一校正有限差分法对每个分子的牛顿运动方程进行求解,该方法能够较好的满足能量守恒特性。通过计算每个时刻各个分子的位置和速度,统计出了系统的动能,势能以及总能量,得到了气泡生长过程中各相分子的分布形貌,并且分析了温度对气泡生长过程的影响。模拟得到:气泡形成过程可分成四部分:团聚段、成核段、等温成长段以及等压成长段,以此粗略估计气泡的成核时间大约为0.2×10-11s.温度对于沸腾的团聚和成核时间没有影响。当过热度小于21K时,过热度对气泡的直径影响不大。但是当过热度继续增大时,两相区域数密度波动特别大,相界面不稳定。
其他文献
基于Shan & Chen(1993)的研究思想,建立了描述两相界面运动的格子Boltzmann模型(LBM),对相界面松弛过程、剪切场中液滴拉伸变形至断裂过程以及在重力场中液滴下降变形过程进行了研究。模拟结果表现了液滴在剪切场中的颈缩夹断形式以及液滴在重力沉降过程中有不同的变化形态.因此,格子Boltzmann方法可以很好的描述相界面变形和断裂过程,是研究相界面问题的有力工具.
通过一个二维稳态泡沫析液数学模型模拟了吹气法生产泡沫铝过程中泡沫含液率的空间分布,含液率通过求解描述Plateau边界横截面积的偏微分方程得出.模型中考虑了泡沫的流动,通过求解Lap1ace方程确定气体流场.对重力加速度、粘度、表面张力、气体流量等参数对析液过程的影响进行了定量分析,模拟结果表明：重力加速度和表面张力在析液过程中起着关键的作用。对泡沫的孔隙率适有显著影响。
选取平板混合层流动大涡模拟的某一瞬态流场,获得稳态颗粒倾向性分布现象,并跟随富集区域颗粒全轨道,分析了颗粒受力沿轨道的变化。发现导致倾向性分布的两种机制,即:并轨机制和轨道分离机制.在并轨机制中,不同来源的颗粒被较强涡旋俘获,使向心力和离心力平衡而产生趋同效应,进而发生并轨.在轨道分离机制中,邻近颗粒处于垂向速度方向有较大差异流场中会发生相反偏转,从而产生轨道分离.研究还表明：这些机制只能在跟随性
采用PDA对三种不同颗粒质量载荷的竖直向下圆管突扩流动进行了测量,发现在剪切较强的突扩发展区中两者存在线性关系.采用强剪切流假设,进一步对管流中气相湍流的理论推导得到了与实验结果一致的结论。理论分析表明,颗粒浓度较小时,颗粒对气相湍流作用较弱,单相流中气相脉动速度与速度梯度的线性关系得以保持。同时推测,当增大颗粒浓度,颗粒对气相湍流的非线性作用增大,气相脉动速度与速度梯度的线性关系消失.
对不同液体在空气中湍动雾化射流的气液两相流场进行了数值模拟.建立了一次雾化的一维模型,分析了粘度、表面张力和气液质量流量比对液雾粒径的影响趋势,采用基于粒子追踪法的二次雾化三维模型,分析了物性和各种工况对液雾粒径沿轴向分布的影响程度。计算结果和已公开发表的实验数据进行了比对,得到了较好的吻合,在此基础上,分析了影响气泡雾化喷嘴雾化质量的主要因素.
为了进一步研究两相流动中颗粒的碰撞对其扩散特性的影响,对三维两相射流进行了直接数值模拟.其中对流场控制方程采用有限容积法和分步投影算法,对颗粒的跟踪采用拉格朗日方法,颗粒间的碰撞采用硬球模型模拟.初步考察了Stokes数为10的中等颗粒的扩散情况,结果发现在流场中颗粒局部浓度较高的区域碰撞频繁发生；由于射流初期大尺度涡结构的影响,颗粒的浓度分布最为不均,因此碰撞次数在这一时期随时间呈线性增加,达到
在垂直上升矩形截面管内,对空气-水两相流横掠水平放置圆柱的表面压力特性进行了试验研究,试验中雷诺数Re的范围为4.4×103～1.04×104,截面含气率α的范围为0～0.06.试验得到了不同工况下圆柱表面时均压力分布特征,并采用功率谱分析方法得到了漩涡脱落的频率特征。试验结果表明,在本试验条件下,α变化对时均压力系数分布有较大影响,而Re对时均压力系数分布的影响很小；通过对脉动压力进行功率谱的分
利用短时微重力落塔,对常重力和微重力条件下直接甲醇燃料电池发电时其阳极内部的两相流动开展了可视化现场观测。对重力因素对燃料电池内部两相流过程的影响进行了分析和讨论。实验结果表明：在微重力条件下,随着时间的推移,液态进料直接甲醇燃料电池阳极流道内的二氧化碳气泡在流道内的宏观运动速度很小,气泡尺寸则明显随时间的增长而持续变大。随着电流密度增大,气泡更快更容易合并成大的气弹,甚至出现气弹阻塞流道的现象。
对环状流切向动量方程进行了化简,忽略了二次流引起的剪切应力、静压梯度,同时不考虑液相夹带的影响,得到一个简化的环状流液膜分布模型。在测试段直径为40mm的两相流实验环道上进行了实验,采用新型电容探针测量了与管底部夹角分别为0°,45°,90°,135°,180°共5个周向位置处的液膜厚度。模型预测值与实验结果及文献数据进行了对比,吻合良好。模型只需要气液相流量作为输入参数,与以往模型相比大大简化了
利用纵向涡发生器(LVG)在窄间隙矩形通道内产生的纵向涡(LV)可以起到强化传热的作用。运用GFD商业软件CFX10.0对带有经过优化的LVG的窄间隙矩形通道内的汽液两相介质进行了模拟计算,结果表明LVG产生的LV能有效地降低窄间隙矩形通道的边角处热量集中,进而明显地提高加热板上的热流密度；同时,LV也能加强通道内冷热流体的交混,从而起到强化传热的作用。初步的计算结果表明,在本文参数范围内,相对于