气液密度比对可变形气泡槽道湍流影响研究

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	气液密度比对可变形气泡槽道湍流影响研究
	卢敏 ; 杨子轩
会议录名称	第十三届全国流体力学学术会议摘要集（下）
	2024-08-09
页码	405
会议名称	第十三届全国流体力学学术会议（下）
会议日期	2024-08-09
会议地点	中国黑龙江哈尔滨
摘要	传统两相流数值模拟方法在湍流模拟中的鲁棒性表现较差,国际上对于气液两相湍流的数值模拟研究尚处于起步阶段。现有的气泡槽道湍流模拟多集中于密度比低、气泡不可变形以及气泡不发生拓扑变化的工况。其原因是要准确解析气泡的运动行为,单个等效气泡直径至少需跨越15个网格,上述气泡设置可有效降低计算量并增加计算可靠性。然而,真实的两相流湍流系统中,密度比大、可变形气泡多且气泡的融合破裂事件发生频率高,要模拟该工况对模拟方法和计算量要求高。为解决该问题,本文采用双重网格方法开展了可变形气泡槽道湍流直接数值模拟研究。通过加密界面网格实现了气液界面的高保真模拟,同时在较少网格上计算动量方程提高计算效率。本文通过改变气体密度开展了不同密度比对气泡大小、气泡变形以及槽道内湍流特性的影响规律研究。研究发现,在本文计算参数范围内,半径大于Hinze尺度的气泡数量随半径变化符合N（r）∞r^-10/3,小于Hinze尺度则符合N（r）∞r^-3/2关系式,与前人在波浪破碎产生的气泡群半径谱高度吻合;此外,随着密度比的增加,观测到的最大气泡半径增加。本文还通过计算气泡的表面积得到气泡变形程度,发现多数气泡变形程度较弱,但随着密度比的增加,变形程度较大的气泡数量逐渐增加;通过比较单相流和不同密度比下的气泡流的湍流统计量发现,同样雷诺数下气泡流湍动能更强,并且随着密度比的增加,湍流会进一步增强。上述结果表明,密度比和气泡的拓扑变化对流场湍流统计特性以及气泡几何特性存在显著影响。
关键词	密度比两相槽道湍流气泡分布双重网格直接数值模拟
资助信息	国家自然科学基金基础科学中心“非线性力学多尺度问题”项目(No.11988102);; 国家自然科学委员会项目(No.11972038)
语种	中文
文献类型	会议论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97910
专题	非线性力学国家重点实验室
作者单位	1.中国科学院力学研究所 2.中国科学院大学工程科学学院
推荐引用方式 GB/T 7714	卢敏,杨子轩. 气液密度比对可变形气泡槽道湍流影响研究[C]第十三届全国流体力学学术会议摘要集（下）,2024:405.

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