液滴自由下落与液面冲击过程的三维数值模拟.pdf

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1、A辑第28卷第6期水动力学研究与进展Vo1．28，No．62013年l1月CHINESEJOURNALOFHYDRODYNAMICSNov．，2013DOh10．3969~．issnl000—4874．2013．06．004液滴自由下落与液面冲击过程的三维数值模拟木蒋昌波，邓斌，汤寒松，隆院男，2(1．长沙理工大学水利工程学院，长沙410004，Email：Jcb36@vip．163．com；2．水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，长沙410004)摘要：液滴自由下落与液面冲击过程中涉及到液体的飞溅、融合与跃动等非常复杂的界面变形。该文基于三维非稳态的Nav

2、ier．Stokes方程，采用有限体积法、高分辨率STACS格式的VOF方法及连续表面张力模型(CSF)，建立了一个能精确描述自由面流动的数学模型。应用该模型对剪切流场及圆柱水体坍塌进行了三维模拟，检验其可行性，并进一步对液滴自由下落与液面冲击过程进行了数值模拟。数值结果表明，该模型能成功的捕捉到三维液滴撞击、变形、反弹、形成空腔和水柱跃起的水体运动过程和水动力作用过程，且描述气液界面的精度较高，可应用于三维气液复杂界面流的问题研究。关键词：液滴；气液两相流；VOF方法；高分辨率中圈分类号：P731．22；TV139文献标识码：AThree．dimension

3、alnumericalsimulation0ffree．faUdropimpactontothesurfaceofaliquidpoolJIANGChang．bo’。，DENGBin，TANGHan—song，LONGYuan—nan，2(1．SchoolofHydraulicEngineering，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410004，China；2．HunanProvinceKeyLaboratoryofWater，SedimentSciences&FloodHazardPreventi

4、on，Changsha410004，China)Abstract：Free-falldropimpactontothesurfaceofaliquidpoolisagoodexampleforinterfacemodelingmethodssinceitinvolvescomplicatedinterfacedeformationssuchassplashing，coalescenceandbouncing．Basedonthree-dimensionalunsteadyNavier-Stokesequations，Thefinitevolumemethodw

5、asusedtodiscretizethegoverningequations．Anumericalmodelwith收稿日期：2012．04．23(2013．07．03修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(51239001，51179015，41176072)和湖南省教育厅资助科研重点项目(11A009，10A006)作者简介：蒋昌波(1970-)，男，陕西石泉人，教授．通信作者：邓斌，Email：dengbin07@163．cornReceived：April23，2012(RevisedJuly3，2013)Projectsupportedbyfo

6、undations：SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51239001，51179015，41176072)andtheScientificResearchFundofHunanProvincialEducationDepartment(11A009，10A006)Biography：JIANGChang—bo(1970-)，Male，Professor．C0rresp0ndingauthor：DENGBin，Email：dengbin07(163．com666水动力学研究与进展A辑20

7、13年第6期free—surfaceflowofhighprecisionwasestablishedbyusingahighresolutionschemeofVOFmethod(STACS)andContinuumSurfaceForce(CSF)mode1．Thevalidityofthesimulmionfollowingthismodelwasexaminedthroughshearingflowphenomenaandcollapsingcylinderofwater．Itwasusedtodetailedlysimulatethewholepro

8、cessofthedropletfre