移动边界问题数值方法及其在气液两相流中的应用

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中文摘要：自然界与工程实际中存在大量的移动边界问题.模拟和追踪移动边界的轨迹和发展,成为解决这类问题的关键.本文在简要介绍移动边界问题的概念的基础上,首先对其两大类模拟方法,Lagrangian方法和Eulerian方法进行了比较;然后对在流体动力学中遇到的移动边界问题的常见数值模拟方法逐一进行了介绍,并对各自的优缺点进行了分析与评述;着重阐述目前处理这类问题的主流方法-levelset方法;最后应用levelset方法耦合气液两相体系的单一场流动方程,采用有限容积方法及显式时间步进的中心网格ICE(ImplicitContinuous-fluidEulerian)数值格式,三维模拟了在化工、能源及环境领域中几个典型的气液两相流动问题,包括气-水鼓泡床中气泡从一个喷嘴形成和上升的过程,两个大小不同的空气气泡在水中自由上升时的相互作用过程,水滴与颗粒正向等温碰撞过程以及水滴下落冲击水面的过程,动态地显示了气泡或液滴在上述各种过程中的行为.模拟结果与文献中的实验观测定性吻合.结果表明levelset方法是一种行之有效且大有前途的处理气液移动边界问题的方法。

作者：

李彦鹏、关卫省、白博峰

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作者单位：

长安大学环境科学与工程学院,西安,710064

西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安,710049

关键词：

移动边界问题 level set方法数值模拟气泡液滴气液两相流流体动力学

主办单位：

哈尔滨工业大学

会议名称：

第三届工程计算流体力学会议

会议时间：

2006-01-05

会议地点：

哈尔滨

会议母体文献：

第三届工程计算流体力学会议文集

页码：

704-712

出版时间：

2006