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涡环对气泡夹带作用的数值模拟

Numerical simulation of bubble entrainment by a vortex ring

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【作者】 王智伟内山知実陈斌

【Author】 WANG Zhi-wei~1,UCHIYAMA Tomomi~2,CHEN Bin~1 (1.State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering,Xi’an Jiaotong University.Xi’an 710049,China; 2.Center for Information Media Studies.Nagoya University,Nagoya 464-8601,Japan)

【机构】 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室名古屋大学信息科学研究中心

【摘要】 本研究发展了基于格子涡方法的三维气液两相双向耦合数理模型,通过引入气泡运动导致的涡量源项实现两相之间的双向耦合效应。采用该模型模拟了涡环与上升气泡群之间的相互作用,发现当涡环穿过气泡上升区域时,部分气泡被涡环下半部分所夹带。随着涡环的发展,大部分被夹带的气泡逐渐上升到涡环下半部分附近并弥散在涡环的尾迹中。气泡的存在对涡环的速度环量影响不大,但会显著改变涡环核内的涡量分布并且使涡核产生偏移。

【Abstract】 A three-dimensional two way coupling algorithm based on Vortex-In-Cell method is proposed to simulate gas-liquid two phase bubbly flow,in which the two-way coupling is considered by introducing the vorticity source term caused the motion of bubbles.The model is applied to simulate the interaction between vortex ring and bubble plume.It is found that bubbles are entrained by the lower vortex core of vortex ring.Most of them are then entrained by the upper vortex core of vortex ring with the evolution of vortex ring and dispersed into the wake of vortex ring gradually. The entrainment of bubbles has little effect on the circulation of vortex ring,while the vortex core is distorted and the vorticity distribution is changed significantly by the entrained bubbles.The entrainment of bubbles also displaces the upper vortex core to the center of the vortex ring obviously.

【基金】 国家自然科学基金(50823002);高等学校博士学科点专项科研基金(20090201110001)
  • 【会议录名称】 第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集
  • 【会议名称】第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议
  • 【会议时间】2011-09
  • 【会议地点】中国陕西西安
  • 【分类号】O359.1
  • 【主办单位】《水动力学研究与进展》、中国力学学会 编委会、中国造船工程学会、西安理工大学
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