膜态沸腾阶段球体入水空泡及流体动力特性

摘要

基于高速摄像实验方法,对膜态沸腾阶段球体、球体为室温时的亲水性表面球体和超疏水性表面球体垂直入水过程进行拍摄,得到入水空泡演化图像,通过对图像进行处理得到球体入水深度变化曲线.基于计算流体力学方法,采用流体体积多相流模型、耦合蒸发-冷凝相变模型,对球体入水过程进行数值仿真,仿真结果与实验结果具有较好一致性.膜态沸腾阶段球体入水过程中空泡与流体动力特性的研究结果表明:膜态沸腾阶段球体入水可以产生与超疏水性表面球体类似的光滑空泡;超疏水性表面球体表面与空泡壁面的接触线位于球体中心略偏上位置,膜态沸腾阶段球体底部与水之间存在一层水蒸汽膜,空泡壁面与球体表面不发生接触,球体附近空泡直径相对较大;当入水较浅时亲水性表面球体阻力系数相对较大,当入水较深时超疏水性表面球体和膜态沸腾阶段球体阻力系数相对较大.