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基于非结构化VOSET方法的沸腾传热 认领 被引量:2
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作者 曹志柱 孙东亮 +1 位作者 魏进家 宇波 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期1723-1733,共11页
将非结构化VOSET方法推广至求解气液界面存在相变的流动传热问题.为准确计算界面两侧因相变导致的能量跳跃,给出了含界面非结构网格控制单元温度的计算方法,并对非界面网格温度场采用隐式求解以提高计算精度.为验证所构建相变模型的正确... 将非结构化VOSET方法推广至求解气液界面存在相变的流动传热问题.为准确计算界面两侧因相变导致的能量跳跃,给出了含界面非结构网格控制单元温度的计算方法,并对非界面网格温度场采用隐式求解以提高计算精度.为验证所构建相变模型的正确性,编写程序分别模拟了恒壁面过热度和恒热流密度两种边界条件下的水平表面膜态沸腾,计算结果与Klimenko经验关联式吻合良好.通过圆弧表面膜态沸腾问题,验证了本文基于带相变非结构VOSET方法对不规则区域沸腾相变问题的适用性.通过模拟近临界压力水的膜态沸腾问题,并与Berenson和Klimenko经验关联式对比,验证了本文方法对实际沸腾问题的适用性. 展开更多
关键词 相变 VOSET 膜态沸腾 非结构化网格
基于VOSET方法的高温金属熔池演化研究 认领
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作者 卞庆飞 凌空 +3 位作者 杨东 戴仁坤 曾敏 王秋旺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2423-2431,共9页
增材制造过程熔池的演化研究是当前热点之一,但数值研究过程中通常存在由于模型简化过多或模型界面追踪不精确所导致的结果预测精度较低的问题。为了改善上述问题,本研究引入VOSET界面追踪方法并基于其建立了完整的金属熔池数值模型,同... 增材制造过程熔池的演化研究是当前热点之一,但数值研究过程中通常存在由于模型简化过多或模型界面追踪不精确所导致的结果预测精度较低的问题。为了改善上述问题,本研究引入VOSET界面追踪方法并基于其建立了完整的金属熔池数值模型,同时通过激光热源加热铜板的实验验证模型正确性,最后在此基础上揭示了金属熔池的基本演化过程并分析其形成的原因。主要结论如下:激光沉积金属表面后,急剧上升温度梯度诱发切向马尔戈尼对流,对流作用快速增强并主导熔池演化,自由液面变形和熔池尺寸快速增大;受到水平物质输运的作用,熔池的切向演化相较于法向更加剧烈;熔池演化一段时间后会进入准稳态过程,此时其演化过程逐渐趋于平缓。 展开更多
关键词 金属熔池 VOSET 增材制造 自由界面 演化特性
基于VOSET的黏弹性气液两相湍流直接数值模拟 认领
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作者 王艺 程哲 +1 位作者 薛文第 宇波 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期821-828,共8页
本文将相界面追踪高效方法VOSET与黏弹性减阻流体Giesekus本构关系相结合,建立了黏弹性气液两相流动的控制方程.研究发现减阻剂的存在使得计算稳定性相对于无减阻剂情况大幅下降,主要原因为相界面处引入了较大的黏弹性应变梯度,加剧了... 本文将相界面追踪高效方法VOSET与黏弹性减阻流体Giesekus本构关系相结合,建立了黏弹性气液两相流动的控制方程.研究发现减阻剂的存在使得计算稳定性相对于无减阻剂情况大幅下降,主要原因为相界面处引入了较大的黏弹性应变梯度,加剧了本构方程求解的不稳定性,使得可计算的顶盖拖动速度限制在1~2m·s^-1的狭小范围内,影响了对黏弹性气液两相湍流特征的研究。通过用光滑的Heaviside函数对相界面附近的黏弹性应变进行插值,有效增强了数值稳定性,将可计算的顶盖拖动速度范围扩展至50m·s^-1。采用改进后的方法在较宽的雷诺数范围进行了直接数值模拟,确认了减阻剂较大地抑制了液相湍流脉动,从而对气液两相湍流流动起到减阻作用,加剂后液相的平均流速增大约37%~86%。 展开更多
关键词 黏弹性 气液两相流 湍流 VOSET 直接数值模拟
基于非结构化网格的VOSET界面追踪法研究 认领
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作者 曹志柱 孙东亮 +1 位作者 宇波 魏进家 《工程热物理学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期2626-2629,共4页
本文提出了一种基于非结构化网格VOSET界面追踪方法。该方法采用迭代几何方法计算符号距离函数,从而得出精确的表面张力和界面附近光顺的物性参数(密度、黏度等)。通过正反剪切速度场下圆形界面的变形和恢复问题验证方法的精确性。结... 本文提出了一种基于非结构化网格VOSET界面追踪方法。该方法采用迭代几何方法计算符号距离函数,从而得出精确的表面张力和界面附近光顺的物性参数(密度、黏度等)。通过正反剪切速度场下圆形界面的变形和恢复问题验证方法的精确性。结果表明,所构建的非结构VOSET方法精度高,较传统的非结构VOF优势明显。 展开更多
关键词 VOF LS VOSET 非结构化网格
基于VOSET方法模拟并排气泡的上升过程 认领 被引量:3
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作者 李隆键 张磊 +1 位作者 朱文冰 申宪文 《计算物理》 CSCD 北大核心 2015年第5期545-552,共8页
采用VOSET方法和耦合表面张力模型的N-S方程,模拟竖直通道内并排气泡对的上升过程,模拟与实验结果吻合较好。重点研究表面张力系数对并排气泡上升轨迹和速度的影响。结果表明,随着表面张力系数的变化,并排气泡对的上升过程出现三种... 采用VOSET方法和耦合表面张力模型的N-S方程,模拟竖直通道内并排气泡对的上升过程,模拟与实验结果吻合较好。重点研究表面张力系数对并排气泡上升轨迹和速度的影响。结果表明,随着表面张力系数的变化,并排气泡对的上升过程出现三种类型:两气泡融合,两气泡反复靠近、远离但未融合,两气泡碰撞反弹后逐渐远离。在未融合的情况下,并排气泡对的上升轨迹关于通道中心线对称,左右两个气泡的上升速度基本一致,水平速度大小相同,方向相反。 展开更多
关键词 并排气泡 数值模拟
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VOSET方法计算膜态沸腾的不同流态 认领 被引量:2
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作者 凌空 陶文铨 《工程热物理学报》 CSCD 北大核心 2014年第11期2240-2243,共4页
本文在VOSET界面捕捉方法的基础上对控制方程进行修正,使其能够计算带相变的两相流问题,然后用这种方法计算水平壁面上的膜态沸腾。模拟得到的平均Nu数与Klimenko的关联式的计算结果基本一致。计算结果表明,在较低的壁面过热度下,膜态... 本文在VOSET界面捕捉方法的基础上对控制方程进行修正,使其能够计算带相变的两相流问题,然后用这种方法计算水平壁面上的膜态沸腾。模拟得到的平均Nu数与Klimenko的关联式的计算结果基本一致。计算结果表明,在较低的壁面过热度下,膜态沸腾呈现气泡状流动;在较高的壁面过热度下,膜态沸腾呈现气带状流动。 展开更多
关键词 VOSET 膜态沸腾 数值计算
复杂两相流中界面追踪方法——VOSET的性能分析 认领 被引量:4
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作者 叶政钦 刘启鹏 +2 位作者 李星红 杨兴利 孙东亮 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期 1524-1530,共7页
界面追踪方法——VOSET(coupled Volume-of-Fluid and Level Set method)结合了VOF和Level Set两种方法的优点,克服了这两种方法的缺点。VOSET方法采用VOF方法捕捉两相间的界面,保持了两相间的质量守恒,克服了Level Set方法质量不守... 界面追踪方法——VOSET(coupled Volume-of-Fluid and Level Set method)结合了VOF和Level Set两种方法的优点,克服了这两种方法的缺点。VOSET方法采用VOF方法捕捉两相间的界面,保持了两相间的质量守恒,克服了Level Set方法质量不守恒的缺点;利用几何计算方法计算界面附近的Level Set函数,从而可以计算出准确的界面曲率和光顺界面附近突变的物理量,克服了VOF方法利用流体体积函数C计算界面曲率误差较大和光顺界面附近突变的物理量效果较差的缺点,因此该方法较VOF和Level Set方法更加精确。采用VOSET方法对两个及多个气泡的上升和溶并过程进行模拟,分析了复杂两相流动问题中VOSET方法的质量守恒特性、几何计算方法的可行性及求解过程的稳定性。本文的研究工作将为VOSET方法的推广应用奠定基础。 展开更多
关键词 界面追踪方法 VOSET 复杂两相流
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VOF与Level Set耦合的界面计算方法及其对波浪破碎过程的模拟 认领
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作者 贾伟 柳淑学 +1 位作者 李金宣 范玉平 《水道港口》 2020年第2期125-132,203,共9页
破碎波浪传播过程的数值模拟是研究波浪破碎特性的重要手段。文章提出了一种用于计算界面的VOF和Level Set耦合算法,从而利用VOF方法质量守恒、Level Set方法能够更准确计算法向量的优点。体积分数采用一种较新的VOF几何方法——isoAdve... 破碎波浪传播过程的数值模拟是研究波浪破碎特性的重要手段。文章提出了一种用于计算界面的VOF和Level Set耦合算法,从而利用VOF方法质量守恒、Level Set方法能够更准确计算法向量的优点。体积分数采用一种较新的VOF几何方法——isoAdvector方法计算,并在此基础上建立了基于等值面的界面重构算法,Level Set函数通过几何迭代方法进行计算并用于计算法向量。通过溃坝问题的求解,验证了该方法的有效性,并将其应用于波浪在地形上传播破碎问题的求解,与实验结果进行对比,说明该方法可以很好地模拟复杂地形上的波浪传播破碎问题。 展开更多
关键词 isoAdvector方法 VOSET方法 耦合算法 界面计算 波浪破碎
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胶凝原油颗粒变形的数值模拟研究 认领 被引量:2
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作者 刘晓燕 李友行 +2 位作者 李晓庆 赵辰辰 刘立君 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期551-554,共4页
在胶凝原油水力悬浮输送过程中,胶凝原油颗粒在复杂的相间作用力下发生变形。本文基于VOSET方法对胶凝原油颗粒在水力悬浮输送过程中的变形进行模拟研究,颗粒变形后的长短轴通过Image Pro Plus图像处理软件确定,变形的大小用变形度衡... 在胶凝原油水力悬浮输送过程中,胶凝原油颗粒在复杂的相间作用力下发生变形。本文基于VOSET方法对胶凝原油颗粒在水力悬浮输送过程中的变形进行模拟研究,颗粒变形后的长短轴通过Image Pro Plus图像处理软件确定,变形的大小用变形度衡量。模拟结果表明,在水流的剪切作用下圆形的颗粒逐渐发生变形,变形后的原油颗粒接近椭圆形。在给定的模拟条件下,当温度分别为55℃(原油属于牛顿流体)、46℃(原油属于假塑性流体)、40℃(屈服假塑性流体,并呈现胶凝状态)时,原油颗粒的出口变形度分别为59.38%、47.29%、32.47%,胶凝原油颗粒的变形度最小。通过机理分析,明确了胶凝原油颗粒变形受流场的剪切作用、原油的屈服值和剪切稀释性共同影响。 展开更多
关键词 多相流 胶凝原油颗粒 变形 VOSET 变形度
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