液体在有自由液面的陷落腔内晃荡的数值计算和实验研究

摘要

晃荡是指液体在容器内的运动,航行中的液货船,如LNG、LPG及原油货轮、飞行中的火箭液体燃料舱、地震时核反应炉和水库等储液系统中流体的运动均是此类例子.液体晃荡是非常复杂的流体运动现象,表现出很强的非线性和随机性.对于本文研究的有自由液面的陷落式腔体结构,与普通容器的区别在于其底部无底板,液体内外相连通过实验研究发现,当流体流经腔口时,脱出的自由剪切层会有自持振荡现象的产生,当其振荡频率等于或接近腔内液体晃荡的固有频率时,则会有液体的晃荡现象出现,其现象表现为腔内液体液面的上下运动,这是普通容器无法出现的现象.本文利用计算流体力学软件CFX对有自由液面的隐落腔内液体的晃荡现象进行了数值计算,分析了腔内液体晃荡现象产生的机理.