圆管中气液两相分层流动的直接数值模拟

摘要

分别用五阶迎风偏斜差分格式、积分平均型TVD格式、五阶WENO差分格式求解Level Set方程，通过对计算结果的对比，证明了用五阶迎风偏斜差分格式求解Level Set方程具有计算结果精度高、计算速度快、差分格式构造简单的特点；用数值算例验证了在大网格上使用高阶精度的差分格式求解原始变量不可压N-S方程不仅计算结果精度高、计算速度快，而且消耗的计算机资源少。结合圆管管流的初始条件和边界条件，通过求解原始变量不可压N-S方程和Level Set方程模拟圆管中气液两相分层流动，数值计算得到的管壁附近速度分布曲线与布拉休斯理论解曲线一致，证明了数值模拟结果的正确性。直接数值模拟圆管中气液两相分层流动不仅能得到相界面、压力分布随时间的变化情况，而且能得到圆管中各截面上速度分布随时间的变化情况，这为研究管道中气液两相流动提供了一个新的研究方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1国内外研究现状

1.1.1圆管中气液两相分层流界面形状模型研究

1.1.2圆管中气液两相分层流界面形状理论研究

1.1.3圆管中气液两相流界面形状的数值求解

1.1.4圆管中气液两相流其它方面的研究

1.2存在的问题和本文的主要工作

1.2.1存在的问题

1.2.2本文的主要工作

第2章基本方程和数值方法

2.1基本方程

2.1.1原始变量不可压N-S方程

2.1.2界面追踪的Level Set方法

2.2数值求解方法

2.2.1 MAC方法求解原始变量不可压N-S方程

2.2.2界面追踪Level Set方程的数值解法

2.3数值算例分析

2.3.1高阶差分格式在数值计算中的应用

2.3.2传统型高级差分格式在求解Level Set方程中的应用

2.4小结

第3章圆管中气液两相分层流动的直接数值模拟

3.1物理模型简化与数值计算方法

3.1.1物理模型简化

3.1.2数值计算方法

3.1.3相界面物性的特殊处理

3.1.4网格划分与初始条件、边界条件的设置

3.1.5布拉休斯验证

3.2计算结果及分析

3.2.1圆管中气液两相分层流动的直接数值模拟算例分析

3.2.2气液相Re数变化对气液两相分层流动的影响

3.3小结

第4章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果