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液滴在气固交界面变形移动问题的光滑粒子流体动力学模拟

强洪夫 刘开 陈福振

液滴在气固交界面变形移动问题的光滑粒子流体动力学模拟

强洪夫, 刘开, 陈福振
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  • 为准确模拟液滴在气固交界面变形移动问题, 对基于连续表面张力模型的表面张力光滑粒子流体动力学方法进行了改进. 改进方法采用新的边界处理方式和界面法向修正方法,即将固体边界虚粒子色函数值根据液面的位置 进行相应设定以保证气-液-固三相交界处流体粒子的界面法向沿接触线法线方向, 引入Brackbill提出的壁面附着力边界条件处理方法,对在气-液-固三相交界处的流体粒子及部分固体边界 虚粒子的界面法向进行修正,修正前后保持法向模值不变,得到了含壁面附着力边界条件的表面张力算法. 模拟了受壁面附着力影响的水槽中液面的变化过程、液滴润湿壁面过程和剪切气流驱动液滴在固体表面 变形脱落过程,并与流体体积函数方法进行了对比.结果表明,该方法在处理壁面附着力问题时精度较高, 稳定性较好,适合处理工程中液滴在气固交界面变形移动问题.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 973-61338)和第二炮兵工程学院创新性探索研究项目(批准号: EPXY0806)资助的课题.
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    Tseng Y T, Tseng F G, Chen Y F, Cheng C C 2004 Sensor. Actuat. A: Phys. 114 292

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    Liu J, Koshizuka S, Oka Y 2005 J. Comput. Phys. 202 65

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    Zhang M K, Chen S, Shang Z 2010 Acta Phys. Sin. 61 034701 (in Chinese) [张明焜, 陈硕, 尚智 2010 物理学报 61 034701]

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    Fang H S, Bao K, Wei J A, Zhang H, Wu E H, Zheng L L 2009 Numer. Heat. Tr. A: Appl. 55 124

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    Monaghan J J 1989 J. Comput. Phys. 82 1

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    Cao X P, Jiang Y M 2005 Acta Phys. Sin. 54 2202 (in Chinese) [曹晓平, 蒋亦民 2005 物理学报 54 2202]

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  • [1]

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    [10] 王 飞, 何 枫. 微管道内两相流数值算法及在电浸润液滴控制中的应用. 物理学报, 2006, 55(3): 1005-1010. doi: 10.7498/aps.55.1005
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-05
  • 修回日期:  2012-06-26
  • 刊出日期:  2012-10-20

液滴在气固交界面变形移动问题的光滑粒子流体动力学模拟

  • 1. 第二炮兵工程大学601室, 西安 710025
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 973-61338)和第二炮兵工程学院创新性探索研究项目(批准号: EPXY0806)资助的课题.

摘要: 为准确模拟液滴在气固交界面变形移动问题, 对基于连续表面张力模型的表面张力光滑粒子流体动力学方法进行了改进. 改进方法采用新的边界处理方式和界面法向修正方法,即将固体边界虚粒子色函数值根据液面的位置 进行相应设定以保证气-液-固三相交界处流体粒子的界面法向沿接触线法线方向, 引入Brackbill提出的壁面附着力边界条件处理方法,对在气-液-固三相交界处的流体粒子及部分固体边界 虚粒子的界面法向进行修正,修正前后保持法向模值不变,得到了含壁面附着力边界条件的表面张力算法. 模拟了受壁面附着力影响的水槽中液面的变化过程、液滴润湿壁面过程和剪切气流驱动液滴在固体表面 变形脱落过程,并与流体体积函数方法进行了对比.结果表明,该方法在处理壁面附着力问题时精度较高, 稳定性较好,适合处理工程中液滴在气固交界面变形移动问题.

English Abstract

参考文献 (23)

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