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垂直环空内气液两相流多尺度算法及模拟研究
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作者 伍磊 刘海湖 +4 位作者 张明乾 张孟祎 王宁宁 王志恒 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期94-106,共13页
为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效... 为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效性。基于该求解器,对垂直环空内气液两相流进行数值模拟,识别了泡状流、弹帽流、段塞流和搅拌流4种典型流型,并构建了气液两相流型图。研究结果表明:泡状流含气率曲线波动平缓,其概率密度函数(PDF)曲线呈狭窄陡峭的单峰结构;弹帽流含气率曲线波动较大,PDF曲线为单峰结构且在较高含气率区域形成宽尾;段塞流含气率曲线呈周期性剧烈波动,PDF曲线为双峰结构;搅拌流含气率曲线呈现周期性大振幅波动,其均值显著高于其他流型,PDF曲线在高含气率位置为单峰,并在低含气率区域形成宽尾。所建立的流型图与前人实验结果基本吻合,但在一定表观液速下,建立的流型图中段塞流向搅拌流转换所需的表观气速更低。该研究为垂直环空内气液两相流动的机理研究提供新的数值工具,并为相关工程应用中的流型预测与优化提供理论支持。 展开更多
关键词 垂直环空 气液两相流 openfoam框架
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