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基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究

刘云龙 张阿漫 王诗平 田昭丽

基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究

刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽
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  • 研究了带有圆孔的平板附近气泡动力学特性. 基于不可压缩势流理论, 建立了平板圆形破口附近气泡运动数值模型, 并针对气泡初始位置距离破口很近而导致计算结果发散的数值缺陷, 采用气泡壁和壁面融合的方法, 将流场分离为两个半无限域问题进行求解, 实现了在不同无量纲参数范围内的数值模拟, 数值结果与实验结果符合良好. 通过对圆孔附近气泡运动特性的研究发现, 圆孔对气泡的影响基本与壁面相反, 在膨胀阶段对气泡产生腔吸作用, 收缩阶段产生排斥, 在特定的工况下会产生对射流现象. 最后分析了气泡壁与壁面融合, 流场分离后的气泡动态特性以及各工况参数对其影响规律.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50939002, 51222904)和 国家安全重大基础研究项目(批准号: 613157020102)资助的课题.
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    Cole R H 1948 Underwater Explosion (1st Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p118

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    Naude C F, Ellis A T 1961 Trans. ASME, J. Basic Eng. 83 648

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    Khoo B C, Klaseboer E, Hung K C 2005 Sensors and Actuators A 118 152

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    Lew K S F, Klaseboer E, Khoo B C 2007 Sensors and Actuators A 133 161

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    Karri B, Pillai K S, Klaseboer E, Ohl S-W, Khoo B C 2011 Sensors and Actuators A: Physica 169 151

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    Wang S P, Zhang A M, Liu Y L, Wu C 2013 Acta Phys. Sin. 62 064703 (in Chinese) [王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超 2013 物理学报 62 064703]

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    Wang Q X, Yeo K S, Khoo B C, Lam K Y 1996 Comput. Fluids. 25 607

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    Klaseboer E, Huang K C, Wang C, Wang C W, Khoo B C, Boyce P, Debono S, Charlier H 2005 J. Fluid Mech. 537 387

    [11]

    Wang C, Khoo B C, Yeo K S 2003 Computers and Fluids 32 1195

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    Zhang A M 2006 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Engineering University) (in Chinese) [张阿漫 2006 博士论文 (哈尔滨: 哈尔滨工程大学)]

    [13]

    Ni B Y 2012 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Engineering University) (in Chinese) [倪宝玉 2012 博士论文(哈尔滨: 哈尔滨工程大学)]

    [14]

    Dadvand A, Khoo B C, Shervani-Tabar M T, Khalilpourazary S 2012 Engin. Anal. Boundary Elements 36 1595

    [15]

    Zhang A M, Xiao W, Wang S P, Cheng X O 2013 Acta Phys. Sin. 62 014703 (in Chinese) [张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧2013 物理学报 62 014703]

    [16]

    Szeri A J, Storey B D, Pearson A, Blake J R 2003 Phys. Fluids 15 2576

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    Cole R H 1948 Underwater Explosion (1st Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p118

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    Wang Q X, Blake J R 2010 J. Fluid Mech. 659 1911

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    Zhang A M, Xiao W, Wang S P, Cheng X O 2013 Acta Phys. Sin. 62 014703 (in Chinese) [张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧2013 物理学报 62 014703]

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    Szeri A J, Storey B D, Pearson A, Blake J R 2003 Phys. Fluids 15 2576

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-28
  • 修回日期:  2013-03-30
  • 刊出日期:  2013-07-05

基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究

  • 1. 哈尔滨工程大学船舶工程学院, 哈尔滨 150001
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50939002, 51222904)和 国家安全重大基础研究项目(批准号: 613157020102)资助的课题.

摘要: 研究了带有圆孔的平板附近气泡动力学特性. 基于不可压缩势流理论, 建立了平板圆形破口附近气泡运动数值模型, 并针对气泡初始位置距离破口很近而导致计算结果发散的数值缺陷, 采用气泡壁和壁面融合的方法, 将流场分离为两个半无限域问题进行求解, 实现了在不同无量纲参数范围内的数值模拟, 数值结果与实验结果符合良好. 通过对圆孔附近气泡运动特性的研究发现, 圆孔对气泡的影响基本与壁面相反, 在膨胀阶段对气泡产生腔吸作用, 收缩阶段产生排斥, 在特定的工况下会产生对射流现象. 最后分析了气泡壁与壁面融合, 流场分离后的气泡动态特性以及各工况参数对其影响规律.

English Abstract

参考文献 (16)

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