搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究

刘云龙 汪玉 张阿漫

引用本文:
Citation:

有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究

刘云龙, 汪玉, 张阿漫

Interaction between bubble and free surface near vertical wall with inclination

Liu Yun-Long, Wang Yu, Zhang A-Man
PDF
导出引用
  • 本文采用边界元方法, 研究了具有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面的相互耦合作用. 首先基于不可压缩势流理论, 建立了边界元气泡动力学模型, 并针对无限壁面附近的气泡和自由面作用问题, 采用镜像法模拟了倾斜壁面的作用. 然后, 基于本文所建立的数值模型, 分别计算了不同倾角的壁面对气泡和自由面水冢形态的影响, 发现倾斜角度会导致自由面的边界条件不连续, 从而对其运动产生明显的非线性影响. 最后, 分别分析了无浮力和有浮力情况下倾斜角度对其影响规律.
    Study on the interaction between bubble and free surface near an inclined vertical wall is carried out in this paper. Firstly, boundary element model for bubble dynamics based on incompressible potential flow is established, and the solid wall is modeled using the images of bubble and free surface. Then, through the numerical model, bubble dynamics near the walls with various inclination angles are studied respectively. We find that the inclination would lead discontinuity of the boundary condition of intersection between free surface and solid wall, which can affect its motion nonlinearly. Finally, the influence of the inclination angle on the bubble and spike dynamics is analyzed.
    • 基金项目: 国家安全重大基础研究项目子专题 (批准号: 613157)、优秀青年科学基金 (批准号: 51222904)、国防基础科研计划 (批准号: B2420133001) 和国家自然科学基金 (批准号: 11202057) 资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Security Major Basic Research Program of China (Grant No. 613157), the Outstanding Youth Fund of China (Grant No. 51222904) Defense Industrial Technology Development Program, China (Grant No. B2420133001), and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11202057).
    [1]

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

    [2]

    Plesset M S, Chapman R B 1971 J. Fluid Mech. 47 283

    [3]

    Wang H, Zhang Z Y, Yang Y M, Hu Y, Zhang H S 2008 Chin. Phys. B 17 3847

    [4]

    Blake J R Gibson D C 1981 J. Fluid Mech. 111 123

    [5]

    Blake J R, Gibson D C 1987 Annu. Rev. Fluid Mech. 19 99

    [6]

    Pearson A, Cox E, Blake J R Otto S R 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 295

    [7]

    Blake J R, Taib B B, Dohert Y G 1986 J. Fluid Mech. 170 479

    [8]

    Wang Q X 1998 Theoret. Comput. Fluid Dynamics 12 29

    [9]

    Klaseboer E, Khoo B C, Hung K C 2005 J. Fluids Struct 21 395

    [10]

    Khoo B C, Shervani-Tabar M T 2009 Exp. Fluids 46 419

    [11]

    Dadvand A, Khoo B C, Shervani-Tabar M T Khalilpourazary S 2012 Engineering Analysis with Boundary Elements 36 1595

    [12]

    Chu W H, Zhang A M, Yang H, Cao X Y 2013 Journal of Vibration and Shock (in press) (in Chinese) [初文华, 张阿漫, 羊慧 2013 振动与冲击 (in Press)]

    [13]

    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

    [14]

    Turangan C K, Ong G P, Klaseboer E, Khoo B C 2006 Journal of Applied Physics 100 054910

    [15]

    Liu Y L, Zhang A M, Wang S P, Tian Z L 2013 Acta Phys. Sin. (in Press) 62 144703 (in Chinese) [刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽 2013 物理学报 62 144703]

    [16]

    Rayleigh J W 1917 Philos Magazine 34 94

    [17]

    Liu Y L, Zhang A M, Wang S P, Tian Z L 2013 Acta Phys. Sin. 61 224702 (in Chinese) [刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽 2012 物理学报 61 224702]

    [18]

    Pearson A, Cox E, Blake J R, Otto S R 2004 Engineering Analysis with Boundary Elements 28 295

    [19]

    Wang C, Khoo B C 2004 Journal of Computional Physics 194 451

    [20]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Chin. Phys. B 17 927

  • [1]

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

    [2]

    Plesset M S, Chapman R B 1971 J. Fluid Mech. 47 283

    [3]

    Wang H, Zhang Z Y, Yang Y M, Hu Y, Zhang H S 2008 Chin. Phys. B 17 3847

    [4]

    Blake J R Gibson D C 1981 J. Fluid Mech. 111 123

    [5]

    Blake J R, Gibson D C 1987 Annu. Rev. Fluid Mech. 19 99

    [6]

    Pearson A, Cox E, Blake J R Otto S R 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 295

    [7]

    Blake J R, Taib B B, Dohert Y G 1986 J. Fluid Mech. 170 479

    [8]

    Wang Q X 1998 Theoret. Comput. Fluid Dynamics 12 29

    [9]

    Klaseboer E, Khoo B C, Hung K C 2005 J. Fluids Struct 21 395

    [10]

    Khoo B C, Shervani-Tabar M T 2009 Exp. Fluids 46 419

    [11]

    Dadvand A, Khoo B C, Shervani-Tabar M T Khalilpourazary S 2012 Engineering Analysis with Boundary Elements 36 1595

    [12]

    Chu W H, Zhang A M, Yang H, Cao X Y 2013 Journal of Vibration and Shock (in press) (in Chinese) [初文华, 张阿漫, 羊慧 2013 振动与冲击 (in Press)]

    [13]

    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

    [14]

    Turangan C K, Ong G P, Klaseboer E, Khoo B C 2006 Journal of Applied Physics 100 054910

    [15]

    Liu Y L, Zhang A M, Wang S P, Tian Z L 2013 Acta Phys. Sin. (in Press) 62 144703 (in Chinese) [刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽 2013 物理学报 62 144703]

    [16]

    Rayleigh J W 1917 Philos Magazine 34 94

    [17]

    Liu Y L, Zhang A M, Wang S P, Tian Z L 2013 Acta Phys. Sin. 61 224702 (in Chinese) [刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽 2012 物理学报 61 224702]

    [18]

    Pearson A, Cox E, Blake J R, Otto S R 2004 Engineering Analysis with Boundary Elements 28 295

    [19]

    Wang C, Khoo B C 2004 Journal of Computional Physics 194 451

    [20]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Chin. Phys. B 17 927

  • [1] 秦对, 邹青钦, 李章勇, 王伟, 万明习, 冯怡. 组织内包膜微泡声空化动力学及其力学效应分析. 物理学报, 2021, 70(15): 154701. doi: 10.7498/aps.70.20210194
    [2] 李想, 陈勇, 封皓, 綦磊. 声波激励下管路轴向分布双气泡动力学特性分析. 物理学报, 2020, 69(18): 184703. doi: 10.7498/aps.69.20200546
    [3] 郑监, 张舵, 蒋邦海, 卢芳云. 气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究. 物理学报, 2017, 66(4): 044702. doi: 10.7498/aps.66.044702
    [4] 孙鹏楠, 李云波, 明付仁. 自由上浮气泡运动特性的光滑粒子流体动力学模拟. 物理学报, 2015, 64(17): 174701. doi: 10.7498/aps.64.174701
    [5] 裴晓阳, 彭辉, 贺红亮, 李平. 延性金属层裂自由面速度曲线物理涵义解读. 物理学报, 2015, 64(3): 034601. doi: 10.7498/aps.64.034601
    [6] 苗博雅, 安宇. 两种气泡混合的声空化. 物理学报, 2015, 64(20): 204301. doi: 10.7498/aps.64.204301
    [7] 李帅, 张阿漫. 上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究. 物理学报, 2014, 63(5): 054705. doi: 10.7498/aps.63.054705
    [8] 王树山, 李梅, 马峰. 爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究. 物理学报, 2014, 63(19): 194703. doi: 10.7498/aps.63.194703
    [9] 周楠, 陈硕. 带自由面流体的多体耗散粒子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(8): 084701. doi: 10.7498/aps.63.084701
    [10] 陈蓥, 付世晓, 许玉旺, 周青, 范迪夏. 均匀流中近壁面垂直流向振荡圆柱水动力特性研究. 物理学报, 2013, 62(6): 064701. doi: 10.7498/aps.62.064701
    [11] 倪宝玉, 李帅, 张阿漫. 气泡在自由液面破碎后的射流断裂现象研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124704. doi: 10.7498/aps.62.124704
    [12] 李春曦, 裴建军, 叶学民. 倾斜粗糙壁面上含不溶性活性剂溶液的动力学特性. 物理学报, 2013, 62(21): 214704. doi: 10.7498/aps.62.214704
    [13] 苏铁熊, 马理强, 刘谋斌, 常建忠. 基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟. 物理学报, 2013, 62(6): 064702. doi: 10.7498/aps.62.064702
    [14] 沈壮志, 吴胜举. 声场中气泡群的动力学特性. 物理学报, 2012, 61(24): 244301. doi: 10.7498/aps.61.244301
    [15] 刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽. 基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究. 物理学报, 2012, 61(22): 224702. doi: 10.7498/aps.61.224702
    [16] 张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达. 气泡与自由液面相互作用的实验研究. 物理学报, 2012, 61(8): 084701. doi: 10.7498/aps.61.084701
    [17] 沈壮志, 林书玉. 声场中水力空化泡的动力学特性. 物理学报, 2011, 60(8): 084302. doi: 10.7498/aps.60.084302
    [18] 张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
    [19] 张阿漫, 姚熊亮. 近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(1): 339-353. doi: 10.7498/aps.57.339
    [20] 周宗荣, 王 宇, 夏源明. γ-TiAl金属间化合物面缺陷能的分子动力学研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1526-1531. doi: 10.7498/aps.56.1526
计量
  • 文章访问数:  5236
  • PDF下载量:  573
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-30
  • 修回日期:  2013-08-11
  • 刊出日期:  2013-11-05

/

返回文章
返回