竖壁降膜波动特性数值模拟研究

发布时间：2025-04-22 22:07

　　 建立了竖直壁面降膜流动的二维几何模型,运用VOF方法对雷诺数200～1 000的降膜的波动特性进行了数值模拟。研究了液膜的波动特征、液膜流动方向的速度变化以及液体雷诺数对液膜波动的影响规律。结果表明:根据液膜的形态可以将流动区域分为入口区、发展区和稳定区三部分。入口区的液膜相对比较平滑,发展区的液膜表现为频率较高的小幅波动,稳定区的液膜波动幅度增加而频率减小;入口区的最大流速大于初始流速,发展区的最大流速在初始流速上下波动,而稳定区流速小于初始流速;随着液体雷诺数的增加,液膜厚度增加而波幅降低。

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【部分图文】：

图1 二维几何模型

Ho和Hummel[10]运用光变示踪粒子技术测量了垂直玻璃管内液膜的速度分布,结果发现在垂直流动方向上的距离达到500δ时液膜即可发展稳定。为满足降液膜的稳定性要求,本文计算选用了图1所示的二维几何模型,竖直方向长度H=0.50m,宽W=4.60mm,液膜入口宽度w=0.5....

图2 网格模型局部放大

采用ANSYSICEM对几何模型进行了网格划分,网格模型全部采用四边形结构化网格,为了保证近壁面处的计算精度以及气液界面的精确捕捉,对近壁面和气液界面处进行了网格加密处理(如图2所示)。液体入口采用速度入口边界条件,气体入口和壁面采用无滑移壁面边界条件,其他均采用压力出口边界条....

图3 几何重构法

?φ?t+??xj(φuj)=0(4)利用体积分数的定义,可得出控制单元内流体的密度和黏度:

图4 网格无关性验证

在数值模拟中,网格数目达到一定值才能得到精确度较高的结果,但网格数目太大则会占用过多的计算资源、耗费较多的计算成本,所以有必要对所采用的物理模型进行网格无关性验证。针对0.50m×4.60mm的竖直通道,选取网格数量分别为1×44、4×104、7×104、10×104和20×....

本文编号：4040783