窄缝通道过冷沸腾壁面汽泡生长的研究

本文作者提出界面质点标记与局部网络加密相结合的方法来跟踪汽流界面移动，模拟了窄缝通道内过冷流动沸腾状况下加热壁面上汽泡的生长情况，并采用了klausner关于汽泡脱离的判断方法，计算至汽泡离开核化点开始沿壁面滑移为止。数值模拟得到汽泡的生长速率d(t)=kt^n d0,计算发现与大通道内相同参数条件下的流动核沸腾相比，窄缝通道内壁面上的活化汽泡具有长生速度减慢，脱落频率加快的特点。     

周期力场下窄通道内汽泡滑移实验研究

为了探索海洋条件下的沸腾换热机理,完善海洋条件下两相流动模型,采用高速摄影设备对摇摆状态周期力场下矩形窄通道内的汽泡滑移进行了实验研究。实验结果表明,在摇摆运动的影响下,汽泡的滑移速度发生了周期性波动,波动的周期与摇摆运动周期基本一致;摇摆运动所引起的附加惯性力以及系统流量的波动对汽泡滑移速度波动影响不大,摇摆运动所引起的汽泡直径变化是影响汽泡滑移速度波动的主要原因。     

大宽隙比竖直矩形窄缝通道内混合对流传热的数值研究

用k- ε双方程模型研究了大宽隙比( 通道宽度与通道间隙之比> 25) 矩形窄缝通道内单相流体的混合对流换热问题。数值模拟结果表明, 大宽隙比窄缝通道内的混合对流存在着与圆管内混合对流相似的“中部热岛”现象,在给定流量下,壁面“热岛”现象随热流密度增大而加强,给定热流时壁面“热岛”随流量增加而减弱     

带有共轭导热柱的矩形窄缝通道内气体的流动传热模拟

以带有共轭导热柱的矩形窄缝管道内气体的流动传热为例,介绍了一种CFD的数值仿真技术．先利用Pro／e5．0建立了传热模型,再导入ICEM CFD中划分网格,最后在AN-SYS-CFX中进行求解计算．通过整个传热过程的模拟得出了矩形窄缝管道不同截面的温度、速度和压强分布云图,对不同高宽比情况下矩形窄缝管道内的气体流动与传热进行了对比分析,得出了大宽高比的矩形管道角部靠近上下面区域有热流集中现象,而且随着矩形窄缝管道高宽比越大,出口气流温度越高,传热效果越好,但阻力也越大,压降增加．     

过冷核态池沸腾汽泡扫荡中表面张力作用分析

针对目前微加热表面汽泡动学研究结果存在分歧现象,对超纯水过冷核态池沸腾过程中微尺度铂金加热丝表面的射流和汽泡扫荡现象进行了数值模拟.结果表明:汽泡的合并和脱离现象可在等温条件下发生,即不考虑表面张力分布不均或热毛细力作用的影响;射流的诱因是热毛细力效应,这与以往的分析结果一致;汽泡扫荡是泡底液层不对称温度场和表面张力分布不均引起的横向热毛细作用的共同结果,模拟结果与相关实验观测吻合.     

高温曲面过冷核态沸腾汽泡演化特性数值研究

基于OpenFOAM6.0软件编译了NewInterPhaseChangeFoam(NIPCF)求解器,采用有限体积法VOF(Volume of Fluid)数值计算高温曲面发生过冷核态沸腾时水中汽泡的运动过程.结果表明:上朝向曲面核化的汽泡的演化行为与平面上相似;侧朝向曲面核化的汽泡在上下压差的作用下呈扁椭圆形滑移,...     

机场水泥混凝土道面板缩缝的窄缝设计方法

对机场水泥混凝土道面板缩缝采用的两次锯缝，改为一次锯缝的窄缝设计。建立了考虑温度翘曲变形、伸缩变形和干缩变形等影响的接缝张开量的计算公式。根据接缝张开量和填缝料的技术要求，建立了锯缝宽度的计算公式，并应用于机场水泥混凝土道面的窄缝设计。     

窄隙自然循环过冷沸腾流道中的温度分布特性

针对一体化反应堆的窄通道和自然循环特点,在常压下,以水为工质,对竖直窄环隙流道进行了自然循环过冷沸腾换热实验研究,通过对流道内温度的测量,考察了入口过冷度、流道间隙和加热负荷对流道内温度分布的影响.结果表明,在中低负荷区,流体的截面温度基本不受加热负荷的影响,入口过冷度使轴向壁温分布呈现非单调性变化,在一定条件下会引起沸腾区壁温的逆向升高,减小流道间隙或增大加热负荷有助于弱化入口过冷度的影响,减小流道间隙还有利于降低壁面温度,但流道间隙也不宜过小.     

单面加热微细窄通道内过冷沸腾的传热特性

以去离子水为工质,对大宽高比、小长径比的单面加热微细窄通道(W=5.01mm,H=0.52mm)内的过冷流动沸腾进行实验研究.结合高速摄像,探讨热流密度、质量流速和通道方向对换热系数、压降和流型的影响.结果表明,竖直通道内的沸腾流型随时间变化,主要为孤立泡状流.当热流较高时,孤立汽泡的生长或互相融合可以形成拉长汽泡.在较高流速(300和400kg/(m2·s))下,拉长汽泡在惯性力作用下迅速离开加热段;在低流速(200kg/(m2·s))下,拉长汽泡向上游扩张,在整个加热段上引发短时薄液膜蒸发过程,并伴随局部干涸和重新润湿的现象,同时换热系数显著高于较高流速下.相对于竖直通道,水平通道内在较低热流下被大量汽泡占据,形成较早的干涸,压降和壁温均出现较大的波动.     

竖直光管及环隙流道内沸腾换热启动时的壁温变化规律

在常压下竖直光管和环隙流道内沸腾换热启动阶段的壁温变化规律进行了实验研究,结果表明,光管壁温变化可分为跃升和平稳上升两个阶段,环隙流道温变化经历跃升,各截面平均温度不变和快速上升三个阶段,而且壁温和流动均产生强烈波动,影响壁温波动规律的主要因素有：初始温度,热负荷,环隙宽度及壁面吸附的不凝性气体等。     

刚性壁附近球状泡溃灭时泡心运动轨迹分析

通过对忽略液体粘性等一些因素对空泡溃灭过程的影响,分析了空泡在收缩过程中,泡壁四周压强的变化,得出空泡在此不均匀压强的合力作用下向刚性边壁运动的轨迹方程。为确定空泡溃灭点,并由此确定空蚀对固壁的破坏作用作了探索性工作。     

塑料加工气泡膨胀过程的数学模型研究

气泡膨胀过程的研究对泡沫塑料的成型与定型具有相当重要的意义,导出了描述气泡膨胀过程的数学模型,为方便工程上的应用,对数学模型进行了简化。     

交流电场作用下附着在壁面上气泡的动力学研究

为了研究交流电场对附壁气泡动力学行为的影响,采用基于FLUENT 软件的VOF+LS+SPP方法对余弦交流电场作用下CCl4 液体中附着在水平板上的气泡的动力学行为特性进行了模拟研究。利用VOF+LS+SPP方法数值模拟了直流电场作用下附壁气泡的形变过程,并与文献中实验结果对比,验证了该方法适用于附壁气泡的动态特性研究;对比了直流电场和余弦交流电场作用下气泡的脱离时间,研究表明,直流电场作用下,电压需要接近40kV气泡才能脱离壁面;而在余弦交流电场作用下电压为20kV 时气泡就可脱离壁面;分析了在余弦交流电场作用下,不同角频率和电压对附壁气泡动态特性的影响规律,结果表明,电压一定时,气泡的脱离时间随着角频率ω的增大而减小,但当角频率ω超过最优角频率时,气泡的脱离时间将增大;当角频率保持不变时,电压越大,气泡脱离时间越短。     

基于数值模拟的矩形明渠床面切应力分析

河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是在河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复杂,本文去掉各种不确定的因素,通过数值软件建立一个二维矩形直道明渠流动模型,运用相似理论中的重力相似准则对矩形直道明渠模型进行缩尺,首先将5种比尺的均匀流直道模型的流动进行数值模拟。由于该5个直道明渠模型模拟结果统一出来的水位流量关系与曼宁公式推导出的水位流量关系高度一致,因此可以表明该模型模拟出来的参数是真实可靠的。针对非均匀流的情况,本文通过欠均匀流和超均匀流的概念,对9组直道模型非均匀流进行数值模拟,通过非均匀流的受力分析推导出通用的床面切应力公式。该公式表明无论矩形明渠的流动是否为均匀流,都可通过水深h、流速u、曼宁糙率系数n三个参数求出床面切应力。     

空化空泡发育和溃灭过程的数值分析

基于空化空泡发育和渍灭过程的热力学分析,综合考虑热传导和热辐射的影响,提出了一个新的用于数值分析空泡变化过程的数学模型--热传导-热辐射模型.结合Runge-Kutta-Fe-hlberg法,利用3个数值分析模型(等温模型、绝热模型和热传导-热辐射模型)求解了描述空泡发育和溃灭过程的Rayleigh-Plesset方程,并将数值计算结果与不同研究人员所得到的试验结果进行了比较.结果表明:热传导-热辐射模型可以以较高精度地数值模拟空化空泡的变化过程,其计算结果与试验结果吻合较好.     

Numerical Simulation of Bubble Migration in Liquid Titanium Alloy Melt During Vertical Centrifugal Casting Process

立式离心铸造钛合金熔体中气泡运动的数值模拟

徐琴¹,王星¹,吴士平²

（1. 河南工业大学 机电工程学院,郑州450001;

2. 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,哈尔滨 150001）

创新点说明：

针对圆筒形薄壁复杂钛合金铸件的离心铸造问题,采用简化的型腔模型对气泡在钛合金熔体中运动规律进行了研究,分析气泡初始位置、铸型转速和旋转方向等对气泡迁移的影响,对预测钛合金铸件中气孔缺陷和深入认识离心铸造中的两相流动有一定意义。

关键词：钛合金;立式离心铸造;气泡;运动;数值模拟

     

矩形通道内CaCO_3污垢特性研究

采用数值模拟方法研究了矩形通道内CaCO3污垢的沉积过程,分析了CaCO3溶液的浓度、速度、温度对污垢沉积率、剥蚀率与污垢热阻的影响。结果表明,CaCO3在矩形通道内的沉积率、剥蚀率与污垢热阻随入口浓度的增大而增大,随着入口速度的增大而增大,但是随入口溶液温度的增大而减小。