水跃流自由面掺气过程数值仿真研究

摘要

本文基于欧拉-欧拉双流体模型,并耦合亚网格自由面掺气模型建立了水跃流多尺度数值仿真模型,对水跃流形成过程中相互耦合的大尺度气液界面形成、自由面掺气和气泡流扩散等过程开展仿真研究.得到了自由面掺气形成的不同区域气含量、气泡数密度和气泡尺寸等参数分布,研究表明在剪切层区域存在最大气含量和最大气泡数密度点.由于高气含量加剧气泡聚合,最大数密度位置更靠近底面.沿轴向方向,湍流强度逐渐降低,而气含量逐渐减小使不同位置上气泡直径变化较小.最后通过给出不同直径气泡组概率分布得到了由聚合破碎引起的气泡直径变化规律.本文数值模型为多成功预示水跃引起的多相多区域流场提供了较为有效的方法.