双颗粒之间单空泡动力学特性的数值研究

作     者：张辉 林泊帆 陈婷 Zhang Hui;Lin Bofan;Chen Ting

作者机构：武汉工程大学光电信息与能源工程学院武汉430205 

出 版 物：《水动力学研究与进展(A辑)》 (Chinese Journal of Hydrodynamics)

年 卷 期：2024年第39卷第6期

页      面：925-933页

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51909195) 武汉工程大学研究生创新基金(CX2023264) 

主　　题：单空泡 双颗粒 颗粒间距 粒径比 微射流 

摘      要：实际流体中,多颗粒的协同作用使得空化破坏问题更加复杂。该文使用流体体积法(VOF)模拟双颗粒之间单个球形空泡的动力学过程,重点研究颗粒间距γ及粒径比δ两个无量纲参数对空泡溃灭形态、微射流及壁面压力的影响。研究结果表明,γ对空泡溃灭射流特征的影响分为三类:空泡朝向颗粒壁面溃灭(γ≤1.00)、空泡朝向泡心溃灭(1.00γ2.00)和空泡呈球形溃灭(γ≥2.00)。随着γ的增加,最大射流速度V_(Xmax)和最大壁面压力Pmax总体呈现先增加后减小最后逐渐稳定的趋势。当γ=0.80时,V_(Xmax)达到最大值260 m/s;在γ=0.65时,Pmax达到最大值15.7 MPa;当γ≥1.25时,γ对V_(Xmax)和Pmax的影响不再明显,射流对壁面的影响也可以忽略。δ对空泡溃灭射流特征的影响分为两类:空泡朝向泡心溃灭(δ0.8)与空泡朝向颗粒壁面溃灭(δ≥0.8)。当δ0.8时,负向射流速度与壁面压力都相对较小;当δ≥0.8时,随着d的增加,V_(Xmax)先快速增加而后稳定,Pmax先增加后减小;当δ=3.0时,V_(Xmax)可达251 m/s;最大壁面压力出现在δ=1.5时,高达15.9 MPa。