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自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理

谭大鹏 杨涛 赵军 计时鸣

自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理

谭大鹏, 杨涛, 赵军, 计时鸣
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  • 自由汇流旋涡形成过程中有抽吸现象发生, 是一个比较复杂的气液两相耦合过程, 其中所涉及的Ekman层耦合及演化机理具有重要的科研价值与实际意义. 针对上述问题, 提出了一种自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理建模与分析方法. 基于多相流体体积VOF模型与湍动能-耗散(k-ε)模型, 建立了面向汇流旋涡Ekman抽吸演化的两相动力学模型. 基于上述模型, 分析初始转动速度分量、排流量与Ekman抽吸过程的内在联系, 并揭示相关流场分布规律. 研究结果表明: 初始扰动不同, 汇流旋涡的吸气孔、抽气孔距离容器底面边界的高度保持不变; 初始扰动加强, 吸气阶段转速增加, Ekman边界层厚度及抽吸高度增加, 抽吸、贯穿阶段Ekman抽吸现象减弱; 初始扰动恒定, Ekman抽吸高度保持不变, 与排流量变化无关. 研究结果可为自由汇流旋涡形成机理方面的研究提供有益参考, 也可为冶金、化工领域的旋涡抑制控制提供技术支持.
      通信作者: 谭大鹏, tandapeng@zjut.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51375446, 51575494)、浙江省杰出青年科学基金(批准号: LR16E050001)和浙江省重点科学基金(批准号: LZ14E050001)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-24
  • 修回日期:  2015-11-17
  • 刊出日期:  2016-03-05

自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理

  • 1. 浙江工业大学机械工程学院, 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室, 杭州 310014
  • 通信作者: 谭大鹏, tandapeng@zjut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51375446, 51575494)、浙江省杰出青年科学基金(批准号: LR16E050001)和浙江省重点科学基金(批准号: LZ14E050001)资助的课题.

摘要: 自由汇流旋涡形成过程中有抽吸现象发生, 是一个比较复杂的气液两相耦合过程, 其中所涉及的Ekman层耦合及演化机理具有重要的科研价值与实际意义. 针对上述问题, 提出了一种自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理建模与分析方法. 基于多相流体体积VOF模型与湍动能-耗散(k-ε)模型, 建立了面向汇流旋涡Ekman抽吸演化的两相动力学模型. 基于上述模型, 分析初始转动速度分量、排流量与Ekman抽吸过程的内在联系, 并揭示相关流场分布规律. 研究结果表明: 初始扰动不同, 汇流旋涡的吸气孔、抽气孔距离容器底面边界的高度保持不变; 初始扰动加强, 吸气阶段转速增加, Ekman边界层厚度及抽吸高度增加, 抽吸、贯穿阶段Ekman抽吸现象减弱; 初始扰动恒定, Ekman抽吸高度保持不变, 与排流量变化无关. 研究结果可为自由汇流旋涡形成机理方面的研究提供有益参考, 也可为冶金、化工领域的旋涡抑制控制提供技术支持.

English Abstract

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