【摘 要】
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本研究基于开源计算流体动力学软件OpenFOAM,考虑空化泡与液体之间相变过程,通过采用有限体积方法离散控制方程组,并利用PISO算法求解压力场与速度场的非线性耦合,同时运用流体体积法追踪相间运动界面,建立了含相变过程的激光诱导空化泡生长与溃灭过程的数值模型.实验验证结果表明:相比于不含相变的数值模型,含相变的数值模型计算的空化泡无论是在空化泡形状还是其演变时间上都与实验结果吻合更好,验证了该数值
【机 构】
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中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京,102249
【出 处】
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第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议
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本研究基于开源计算流体动力学软件OpenFOAM,考虑空化泡与液体之间相变过程,通过采用有限体积方法离散控制方程组,并利用PISO算法求解压力场与速度场的非线性耦合,同时运用流体体积法追踪相间运动界面,建立了含相变过程的激光诱导空化泡生长与溃灭过程的数值模型.实验验证结果表明:相比于不含相变的数值模型,含相变的数值模型计算的空化泡无论是在空化泡形状还是其演变时间上都与实验结果吻合更好,验证了该数值模型的可靠性及准确性.当初始条件都相同时(如初始半径、初始压力),泡内组成为空气的气泡的最大膨胀半径及其演变周期(第一周期)均高于泡内为蒸汽和空气的气泡.然而,泡内为蒸汽和空气的气泡能够溃灭至更小的半径.
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本文研究了三维细长弹体以固定速度垂直入水问题,研究范围被限制在表面闭合优先于深闭合发生情况下的空气腔形成阶段.建立了弹体发射实验装置,通过高速相机拍摄了入水过程的时序图像.还在开源流体力学平台OpenFOAM(R)上开发了基于压力的可压缩多相求解器,用于开展入水流场特性数值模拟研究,采用数值计算得到的空泡形态与实验结果吻合良好.本文讨论了在不同佛汝德数工况下,弹体阻力系数、压力分布、空腔轮廓和流动
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本研究使用开源计算流体力学类库OpenFOAM对密度分层环境中的气泡浮射流问题进行数值模拟,研究截面上液相垂向速度和气相分数的分布规律.数值模拟结果很好地再现了气泡浮射流的双羽流结构,并与试验数据吻合良好.数值结果表明,当环境流体密度均匀时,液相垂向速度和气相分数在横截面上呈高斯分布;当环境流体密度分层时,气泡浮射流卷吸的流体会在一定高度剥离下沉,形成双羽流结构,此时气相分数的分布与高斯分布吻合较
针对Liu和Fang推导的双层Boussinesq水波方程,在非交错规则均匀网格下,建立了基于混合四阶Adams-Bashforth-Moulton格式时间步进的立面二维有限差分模型.首先,数值模拟了常水深线性波、非线性波浪的传播变形,通过将数值解与解析解比较来检验模型在色散性、变浅性、非线性以及速度剖面的精准性,结果表明,数值模型具有良好的线性与非线性特征.其次,数值模拟了常水深聚焦波群传播变形
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本研究发展了一种可压缩性计算方法对高速物体入水过程进行研究.建模方面,考虑流场中存在3种流体,分别为空气、水蒸汽和液体水,其中水蒸汽由液体水蒸发而来.每种流体介质均认为可压缩,将3种流体的状态方程引入控制方程.另外,物体的移动通过动网格方法实现.对两种不同物体的垂直入水过程进行了数值模拟,包括小球和平头锥体.模拟结果给出了物体入水空泡形态、诱导冲击波传播过程,并与一些实验观测进行了对比.