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气液旋流器内液滴破碎和碰撞的数值模拟
气液旋流器内液滴破碎和碰撞的数值模拟金向红;金有海;王建军【摘要】气液旋流分离器内是一个复杂的强旋湍流场,流场内的液滴受气动力、剪切力和湍流脉动的作用,发生剧烈的相互碰撞、聚合、破碎并撞击筒壁.对旋流器内液滴间的碰撞、聚合、液滴的破碎和碰壁的机制进行分析,在前人研究的基础上,结合旋流器的实际情况,提出适用于气液旋流器强旋气相湍流场内液滴问碰撞、液滴破碎和碰壁过程的计算模型,对新的数学模型进行数值模拟计算.结果表明,本模型能较为准确地预测强旋气相湍流场内液滴间碰撞、液滴破碎和碰壁过程,完善了气液旋流器的分离机制模型,为改善其分离性能及其工程设计提供了理论基础.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(034)005【总页数】8页(P114-120,125)【关键词】气液旋流;分离器;湍流场;液滴;破碎;聚结【作者】金向红;金有海;王建军【作者单位】安徽理工大学化工学院,安徽,淮南,232001;中国石油大学机电工程学院,山东,东营,257061;中国石油大学机电工程学院,山东,东营,257061【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8长期以来，对气－液旋流分离的研究主要是从离心沉降来理解，并假定稀相流动时液滴颗粒间无相互碰撞，这些研究对了解气液旋流分离的机制、发展旋流场内气液两相流动的数学模型起了很大的作用。
但是，旋流器内部是三维强旋湍流场，液滴之间、液滴与固体筒壁之间存在着剧烈碰撞，而且流场中的液滴受到强旋湍流场内气动力、剪应力以及流体脉动的作用，本身也不稳定。
事实上，液滴在流场内的碰撞、聚结和破碎对其分离性能有很大的影响。
前人对液滴在气流中的运动、碰撞、聚结、破碎进行了深入的研究［1－3］。
笔者提出适用于气液旋流器强旋气相湍流场内液滴间碰撞、破碎和碰壁过程的计算模型。
对于液滴间碰撞的试验研究最初始于气象学，近年来，在燃料雾化混合燃烧、发动机喷射雾化、内燃机雾化混合以及气液两相流的输运和分离等领域也逐渐成为研究的热点。
论坛上有关Fluent--DPM模型相关问题与答案整理
论坛上有关Fluent--DPM模型相关问题与答案整理Q:如何用Tecplot画DPM计算的颗粒轨迹,在FLUENT中显示颗粒的轨迹，截出的图不是很清晰，想在Tecplot中显示颗粒的运动轨迹，不知道能否实现, 有没有很好的办法,谢谢～A: 1、读取文件Cy1.lpk，该组数据说明了圆柱绕流。
该组数据有8个变量及60个zones组成，其中每一个zone为一个时间步长。
读取数据后显示云图显示如下2 、关闭contour 显示层后，如下图显示，在下图中左边侧边栏可以看到时间指标，是用来进行动画控制的。
但其处于灰色不可用状态，并未进行瞬态设置。
为了计算粒子运动轨迹及烟线，必须进行瞬态数据设置。
瞬态设置，打开菜单栏Data?Edit Time Strands弹出下列对话框，将左边zones 全部处于亮显的选中状态，按界面显示操作完毕，点击apply按钮，关闭对话框。
3、为计算粒子路径，须指定起始位置。
打开菜单栏Plot?Stream traces，弹出如下对话框，按界面显示数据操作完毕点击create stream，然后close。
可以看到stream trace在数据区域产生。
4、打开菜单栏Analyze?Field Variables 进行如下图设置:点击ok。
打开菜单栏Analyze?Calculate Particle path and Streak lines。
按界面显示设置完毕点击Calculate 开始计算。
当弹出Particle calculation successful。
计算完毕点击ok点击左侧边栏Zones style ，弹出，按界面显示设置完毕。
点击close，显示如下:打开菜单栏Plot?Stream traces，关闭stream traces的显示。
然后打开侧边栏zones style，选中mesh标签，设置Mesh Color为Multi。
显示如下:5、打开菜单栏Analyze?Calculate Particle path and Streak lines。
Fluent多相流模型详细分析与总结笔记
1.多相流动模式我们可以根据下面的原则对多相流分成四类：•气-液或者液-液两相流：o 气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。
o 液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。
o 活塞流动: 在连续流体中的大的气泡o 分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
•气-固两相流：o 充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。
o 气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。
最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。
o 流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。
从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。
改变气体的流量，就会有气泡不断的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。
•液-固两相流o 泥浆流：流体中的颗粒输运。
液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。
在泥浆流中，Stokes 数通常小于1。
当Stokes数大于1 时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。
o 水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒o 沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。
随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒子仍然在沉降。
在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。
•三相流(上面各种情况的组合)各流动模式对应的例子如下：•气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷•液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗•活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动•分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝•粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动•风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运•流化床例子：流化床反应器，循环流化床•泥浆流例子: 泥浆输运，矿物处理•水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统•沉降例子：矿物处理2. 多相流模型FLUENT中描述两相流的两种方法:欧拉一欧拉法和欧拉一拉格朗日法，后面分别简称欧拉法和拉格朗日法。
液体圆柱射流在气流中的破碎特性实验研究
液体圆柱射流在气流中的破碎特性实验研究邓甜;蒋帅;高绪万【摘要】本文采用高速相机对低速横向气流作用下的圆柱射流表面波发展及液柱断裂和破碎进行观察研究.实验喷嘴为直射式,孔径为1mm,长径比为20.工质采用水和空气;工况为:温度293K,液体射流速度为2~20m/s,雷诺数为2400~22400,横向气流速度为10~40m/s,气流韦伯数为1.6~25.6,液气动量比为5~127.高速相机帧幅为2000,曝光时间为16s.通过实验观察到横向气流气体韦伯数的变化导致射流破碎形式呈现不同形式变化,液体射流的无量纲表面波波长与气流韦伯数的-0.31幂指数方成正比;主液柱断裂点沿横向气流方向的距离随着液气动量比的增大而减小,而沿初始射流方向的距离随液气动量比的增大而增大;断裂后产生的液滴在沿横向气流方向的速度分量为横向气流速度的0.1倍左右,而沿初始液体射流方向的速度分量先呈现出与液气动量比线性增长关系,直到其变为射流初始速度的0.8倍左右并保持在这一水平.在上述研究基础上,本文拟合了低速射流表面波的波长与气流韦伯数间关系式以及射流破碎位置、射流轨迹及液柱断裂产生液滴的速度与射流初始条件间的数学关系.%This paper used the high speed camera to observe a cylindrical liquid jet into cross-flow and to breakup under the action of wave developments.A direct nozzle has been used,of which the outlet diameter is 1mm and the aspect ratio is 20.The liquid jet in the experiment is water and the crossflow is air.The test temperature is 293K,and the liquid jet velocities are from 2 to 20m/s,with Reynolds number from 2400 to 22400.The velocities of the crossflow change from 10 to 40m/s,with Weber number of from 1.6 to 25.6,that is to say the momentum ratio between the air and the liquid is from 5 to 127.The frame of the high speed camera is2000 and the exposure time is 1 6 s.The experimental studies have found that:the differences of Weber number of the crossflow will change the fragmentation behavior of the liquid jet and the dimen-sionless surface wave length is proportional to the -0.3 1 power exponent of the Weber number of the crossflow.The distance of the fracture point of liquid column along the direction of the crossflow decreases with the increase of the momentum ratio of the liquid to the air,while it along the initial direction of liquid jet increases with that momentum.The velocity of the droplets produced after fracture on the direction of the crossflow is about 0.1 times as high as that of the crossflow,while it on the direction of initial liquid jet increases linearly with the momentum ratio of the liquid to air firstly,until it becomes 0.8 times of the velocity of initial liquid jet.Based on the above study,this paper had fitted the relation between the wavelength and the Weber number of the crossflow;and also the position of fracture point of the jet,the trajectory of jet,the veloci-ties of produced droplets along with the initial conditions.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2018(032)001【总页数】7页(P78-83,97)【关键词】圆柱射流;横向气流;破碎特性;表面波;液气动量比;关系拟合【作者】邓甜;蒋帅;高绪万【作者单位】中国民航大学,天津 300300;中国民航大学,天津 300300;中国民航大学,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】V2190 引言从低污染排放航空发动机燃烧室技术的发展方向可以看出，燃油直接射入预混预蒸发装置从而与空气充分混合形成混合油气进而燃烧是未来的研究重点，这就要求研究燃油在空气气流流动中的破碎、雾化、蒸发以及油气混合程度，其中，对液体射流破碎数学模型的研究能够为燃烧室设计提供参考。
流体力学实验装置的流体流动破裂分析方法
流体力学实验装置的流体流动破裂分析方法流体力学实验是研究流体在不同条件下运动规律的重要实验之一，而流体流动破裂是在实验过程中常见的现象。
为了更好地分析流体力学实验装置中流体流动破裂的原因和影响，我们需要运用科学的方法和技术进行分析。
一、流体流动破裂的原因流体流动破裂通常是由于流动速度过快、管道弯曲、管道断面突然变化等因素导致的。
当流体在管道内流动时，如果流速过快，就会使得流体产生湍流，从而导致流体流动破裂的现象发生。
此外，当管道出现弯曲或者断面突然变化时，会导致流体的流动受到阻碍，进而引发流体流动破裂。
二、流体流动破裂的影响流体流动破裂对实验结果和数据的准确性和可靠性都会产生一定的影响。
一方面，在实验过程中，流体流动破裂会使得流体流动的速度和压力发生变化，从而导致实验数据出现偏差。
另一方面，流体流动破裂还会增加实验装置的维护和调整成本，降低实验效率。
三、流体流动破裂分析方法为了有效地分析流体流动破裂的原因和影响，我们可以采用以下方法：1. 流场模拟分析：通过数值模拟方法，对流体在实验装置中的流动进行模拟分析，以便了解流体在不同条件下的流动规律和破裂现象发生的机理。
2. 粒子图像测速技术：利用粒子图像测速技术，对流体流动过程中的速度场和流动特性进行实时监测和分析，以便及时发现流体流动破裂的迹象。
3. 流速调控技术：通过合理设计和优化实验装置的结构和流道形状，调控流体的流速和流动方向，有效预防流体流动破裂的发生。
通过以上分析方法和技术，可以更好地了解流体力学实验装置中流体流动破裂的原因和影响，为提高实验数据的准确性和可靠性提供科学依据和技术支持。
同时，将流体力学实验中的流体流动破裂问题得到有效解决，对于推动流体力学研究的发展和实验数据的准确性具有重要意义。
液滴破碎机理的分析
破碎细化技术的研究仍然存在很多不足， 研究发现， 当加载压力进一步升高时， 液体的扩散率降低， 粘 度增大， 使得撞击动能减少。为了有效解决这一问题， 引入了超临界流体。由于超临界流体同时具有 气液两相的特点， 因此可以应用于更小孔径的装置中， 强化了液体粉碎细化的效果。本文对液滴破碎 机理进行分析， 在此基础上搭建了实验装置并对其进行性能评价， 取得了良好的效果。 关键词： 超临界流体； 粉碎细化； 撞击流； 机理分析 中图分类号： O33， TJ01 文献标识码： A 文章编号： 1001-7119 （2017） 06-0010-04
DOI:10.13774/ki.kjtb.2017.06.003
Analysis of the Droplet Breakage Mechanism
Li Guangji ， Chen Wangchuan ， Li Fuxu
（ of Mechanical Engineering ， Shanghai Institute of Technology ， Shanghai 201418 ， China） Abstract： Detailed research mostly focused on the solid material, there are still a lot of deficiencies in the viscosity of the liquid increases, the energy used to impact crushing reduce, the level of pulverization cannot improved. To effectively solve the question, introduce supercritical liquid, because supercritical
液液两相流流体破碎模型
液液两相流流体破碎模型液一液两相中的液滴变形和破碎现象不论在自然界还是在生产实践中都广泛存在，如石油行业中，会遇到油和水两相混合流动的现象。
在油水两相流动过程中，常常会形成油。
水分散体系，其中分散相粒径大小和分布对于油水混合物的输运、检测以及分离等过程都会产生重要的影响，而分散相的粒径大小和分布又与液滴变形破碎过程密切相关。
此外，液滴的变形破碎过程也广泛存在于化工、环保等领域，如液液萃取、多相反应、悬浮聚合及乳状液的制备等化工过程，这些过程速率取决于二相间的相际面积，研究液滴变形破碎对于增加相际面积，加快反应速率提高效率等具有举足轻重的作用。
由此可见，认识和掌握较大液滴的变形、破碎过程机理及其规律无疑是非常必要的。
要准确预测系统中液滴群的运动和传质过程，最基本的出发点就是对单个液滴的流体力学行为的预测。
同时，对单个液滴流体力学行为的准确把握为我们提供了一个理解更为复杂的实际多相流系统的基础。
液滴运动规律的研究越来越受到国内外的关注，虽然理论方法和实验手段都取得了一定的进展，但仍有其本身的局限性。
随着CFD的发展，数值模拟成为探索液滴运动规律的重要手段。
Rallison 和Acrivos[1]首先将边界积分方法应用于液滴变形数值模拟，该方法的主要优点是使用势函数将二维问题降为一维问题，精度比较高，但由于其数值稳定性较差，只能用来模拟变形不大的液滴运动。
由Hirt和Nichols[2]提出的VOF方法被广泛用于两相流的数值模拟中，流体体积分数概念的引入大大简化了捕捉界面的计算，然而由VOF只能得到控制单元中的流体体积分数，要得到物质界面还需要进行界面重构，不同的重构方法会有不同的效果。
Osher和Sethia[3]提出的水平集(Levelset)方法是目前处理、追踪物质界面效果较好的一种方法，通过引入水平集函数的概念自动捕捉界面的拓扑变化，在处理复杂结构变化方面优势明显。
尤学一，刘伟[4]采用VOF法追踪了重力流液液和气液相界面的迁移，发现VOF法可很好地追踪强非线性、大形变的相界面随时间的变化。
液滴在流场中破碎的光滑粒子法数值模拟
1. 引言在科学研究和工程领域，液滴在流场中的破碎现象一直备受关注。
这个主题涉及到流体力学、计算物理学以及工程应用等多个领域，涉及的问题也非常复杂。
近年来，随着计算机模拟技术的不断发展，光滑粒子法（Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH）作为一种数值模拟方法，在研究液滴破碎现象中发挥了越来越重要的作用。
本文将围绕液滴在流场中破碎的光滑粒子法数值模拟展开深入探讨。
2. 液滴破碎的现象和意义液滴在流场中破碎是一种普遍存在的现象，例如在空气动力学、生物工程和化工等领域都有着广泛的应用。
研究液滴破碎的机理和规律，有助于我们更好地理解复杂的流体行为，优化工程设计和预测事故发生。
进行液滴破碎的数值模拟研究具有重要的理论和实际意义。
3. 光滑粒子法的基本原理光滑粒子法是一种基于流体微元的数值模拟方法，其基本原理是将流体划分为离散的粒子，通过对粒子之间的相互作用力进行数值计算，来模拟流体的运动。
SPH方法由于其适用于连续介质的性质、处理自由表面流体和多相流等优点而在流体力学领域得到了广泛应用，特别是在液滴破碎的数值模拟中显示出了独特的优势。
在液滴破碎的光滑粒子法数值模拟中，首先需要建立流场的数值模型。
通过对流场的一系列参数进行离散化，可以得到一系列粒子，并利用连续介质力学和粒子内外相互作用力来模拟液滴在流场中的破碎过程。
在模拟过程中，需要考虑表面张力、粘性、重力和碰撞等因素的影响，并结合数值计算方法对其进行全面的模拟分析。
5. 液滴破碎的数值模拟结果和分析通过光滑粒子法进行液滴破碎的数值模拟，可以得到液滴形状、体积、速度、压力等参数随时间的变化规律。
通过对模拟结果的分析，可以深入理解液滴在复杂流场中的运动规律和破碎机理，为液滴破碎现象提供更加深刻的理论解释和工程应用指导。
6. 总结和展望通过本文对液滴在流场中破碎的光滑粒子法数值模拟的探讨，可以更好地理解这一复杂现象的物理本质和数值模拟方法的原理。
液-液分离水力旋流器油滴破碎与聚并的数值模拟
Keywords: hydrocyclone; liquid-liquid
separation；breakup ; coalescence; population balance model ; oil-
water separation
及食品等领域。其 中 ，采用旋流分离方法进行油田
0
引 言 旋流分离器以其结构简单、操作方便和占地面
石 油 机 械
2017年 第 4 5 卷 第 11 期
CHINA PETROLELM MACHINERY
71
◄ 油气田开发工程►
液
- 液
分
离
水
力
旋
流
器
油
滴
破
碎
与
聚
并
的
数
值
模
拟
吕 凤 霞 1> 2 杨 贺 1 袁 惠 新 1> 2 张 衍 1 周 力 (1. 常州大学机械工程学院2 . 江苏省绿色过程装备重点实验室）
N u m e r i c a l S i m u l a t i o n o f D r o p l e t B r e a k u p a n d C o a l e s c e n c e in Liquid-liquid Separation H y d r o c y c l o n e Lu Fengxia1 ,2 Yang H e 1 Yuan Huixin1 ,2
ration performance, the Euler-Euler multiphase flow model and the R S M turbulence model were used to simulate the separation of oil and water in the cyclone. The population balance model was used to describe the interaction be tween oil droplets. The results show that the breakup of oil droplets occurs mainly near the wall of the cyclone, and the coalescence of oil droplets mainly occurs in the axial area. W h e n the volume fraction of the oil phase is in creased , the oil droplets coalescence is dominated . The separation efficiency increases with the increase of the inlet flow rate, but to a certain extent and begain to reduce with further increase of the inlet flow rate. Therefore, there is an optimal treatment capacity for the cyclone with fixed structure size. Compared the single cone cyclone with the double cone cyclone, the oil droplets in the double cone cyclone were more likely to coalescence and the separation performance was better. The conclusion could provide guidance for the field application of double cone hydrocy clone.
fluent报告
有限元与流场分析有限元与流场分析Fluent作业姓名：陈哲林学号：3090000223专业：机械电子工程2012-4-7有限元与流场分析Fluent陈哲林（3090000223）作业内容：128页2（1）轴承座的实体建模。
一、概述：在实际生活中，管道流动十分常见。
这次作业模拟的是寝室水龙头中水流的流动。
二、简介：如图所示，其中地面设计为宽40mm的正方形，长度为200mm，水龙头头部半径为50mm。
三、操作步骤：1. 利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型步骤1：文件的创建及其求解器的选择(1) 启动Gambit软件选择“开始”→“运行”命令，打开如图所示对话框，输入gambit，单击“确定”按钮。
接着又会弹出如图所示对话框，单击Run按钮可以启动Gambit软件，它的窗口布局如图1-10所示。
(2) 建立新文件选择File→New命令打开如图所示的Create New Session对话框。
在ID文本框中输入shuilongtou作为Gambit要创建的文件名。
选中Save current session 复选框,然后单击Accept按钮。
(3) 选择求解器通过单击主菜单中的Solver在子菜单中选择FLUENT5/6。
步骤2：创建控制点选择Operation→Geometry→Vertex，打开如图1-14所示对话框。
在Global选项区域内的x、y和z坐标对应的3个文本框中，依次输入其中一个控制点的坐标，在图形窗口中绘制出所有的控制点，如图所示。
步骤3：创建边选择Operation→Geometry→Edge，打开Create Straight Edge对话框得到水龙头草图。
步骤4：创建面选择Operation→Geometry→Face ，打开Create Face From Wireframe对话框利用Gambit软件右下角Global Control中的按钮，就可以得到如图水龙头面图步骤5：创建体选择Operation→Geometry→Volume ，打开Sweep Faces对话框得到如图水龙头体图步骤6：实体网格划分网格划分如图：网格的局部视图：步骤7：边界条件类型制定选择Operation→Zones，打开Specify Boundary Types对话框，指定边界条件类型。
基于Fluent的液体进料DMFC阳极两相流数值分析
第36卷第I 期2019年1月吉林化工学院学报JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY Vol.36 No.l Jan. 2019文章编号：1007-2853 (2019)01 -0029-07基于Fluent 的液体进料DMFC阳极两相流数值分析陈海伦，田爱华**收稿日期:2018-05-17作者简介:陈海伦(1993-)，女，吉林白城人，吉林化工学院2016级硕士研究生，主要从事直接甲醇燃料电池方面的研究.* 通信作者:田爱华,E-mail : tahOO77@ (吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林132022)摘要：生成物CO 2能否及时排除流道和甲醇溶液能否更有效的传输到扩散层对液体进料的直接甲醇燃 料电池性能有着重要影响-Volume of Fluid(VOF)可以用来研究平行流道孔逸出CO 2气体的演变，包括 气泡的生长、变形、脱离及运动规律.通过建立流道的三维模型，研究了湿润性对流道中气泡演变的影响. 通过软件FLUENT 进行模拟，模拟分析了亲水性(35。
)、中性(90°)、弱疏水性(115°)、强疏水性(125°) 情况的扩散层壁面，结果表明:气泡是由两相流的压力差和表面张力共同作用形成的，弱疏水性的扩散 层表面有利于气泡脱离及气泡聚合的过程.弱疏水性的扩散层表面相对于亲水性的壁面,气泡排出的更 稳定;弱疏水性的扩散层表面相对于强疏水性壁面，气泡脱离体积更小，脱离的时间更短.关 键 词：DMFC 阳极流道;两相流;气泡动力学;气泡聚合;VOF中图分类号：TM 911.44 文献标志码：A DOI : 10.16039/22-1249.2019.01.007直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cell , DMFC)是利用甲醇水溶液在阳极作为燃料，氧气 或空气在阴极作为氧化剂的一种燃料电池〔T •甲 醇水溶液在阳极通过对流和扩散的方式传递到催 化层进行电化学反应，生成的C02通过扩散层小 孔排放到阳极流道中，随之，排出流道•研究表明， co 2是否能及时地排出流道对电池的能量密度有 着很大的影响［5'61.co 2在流道中以气泡聚合形成气泡段的形式出现，因此，研究单个气泡的形成、 生长、脱离是非常必要的.等温两相流动是传统的研究流道内气液两相流特性的方式，国外研究者 已经在该领域展开了大量实验，并在实验的基础 上建立了对应的数值模型［7-'01.VALERI 利用 计算流体力学(cfd)模型，在DMFC 中模拟了气体 演化和电流分布，改进了两相流中的一个子模型, 用于估计无经验公式的界面质量转移，研究表明， 阳极进口流量的增加会导致阳极出口的气体含量 降低•周吉等模拟了液体通流微小槽道内气体动 力学的情况，对扩散层壁面润湿性进行了模拟•文 章分析了亲水性、中性、疏水性的情况，但是没有 细分疏水性的情况⑴：.结合周吉的研究，本文采用不同于周吉的设 计尺寸参数,对扩散层表面疏水性进行了细分,研 究了气泡在生长过程中的气体动力学•采用了 VOF 方法，用FLUENT 对DMFC 阳极流道中两相 流的气体动力学进行了模拟•利用单孔气体注入 恒流液相形成气泡的过程来研究DMFC 阳极流 道中气泡行为.1模拟方法1.1 VOF 方法介绍使用VOF 方法的前提是，必须有两相或两相 以上、互不融合的流体,对增加到控制体积中的每 一附加的相引入一个变量：即相在有限元单元里 的体积分数•在每一个控制体积内所有相的容积 和为1•通过求解单独的动量方程和每一相的流体 容积比率来模拟两种或两种以上互不相融的流体 流动•针对多相流，如果第q 相流体的容积比率 a,=0,那么每个单元中可能存在三种情况M ：«… = 0,在单元中不存在第q 相流体；a,=l,在单元中充满第q 相流体；30吉林化工学院学报2019年0＜勺＜1,单元中包括两相和多相流体界面.本文采用VOF中PLIC界面捕捉方法，结合考虑表面张力的运动方程,对具有气体逸出微小孔流道内气液两相流进行模拟.1.2VOF方法对于二维两相流的应用VOF方法在两相流中得到广泛的应用“⑸.为了验证VOF模型的可行性，先对单孔气体注入静止液体形成气泡过程进行二维模拟并与文献中实验结果对比，图1是液相流道3cm x3cm、气体注射孔直径为1mm、注射速度为1m/s、静态接触角为30。
剪切流中液滴变形及破裂的数值模拟
剪切流中液滴变形及破裂的数值模拟作者：龚旺杨帆来源：《能源研究与信息》2024年第01期文章編号：1008−8857（2024）01−0051−12 DOI：10.13259/ki.eri.2024.01.007摘要：基于格子 Boltzmann 颜色梯度模型，针对二维剪切流场中液滴的变形及破裂进行了数值模拟，研究了剪切流动中毛细数 Ca、雷诺数 Re和流体黏度比λ对液滴变形的影响，并在Re−Ca 相图中区分了三种不同的液滴变形或破裂方式。
为了进一步掌握界面对液滴内部不同位置流体的作用，引入示踪粒子并分析其在液滴内的运动规律。
结果表明：随着 Ca 的增大，液滴的变形效果和偏转角度更明显，示踪粒子运动受到的影响较大；随着 Re 的增加，液滴的变形程度加大，但偏转角度受其影响较弱，示踪粒子运动受其影响显著；在低黏度比（λ<0.8）时，液滴会经历大幅度变形过程，当黏度比继续增大，其变形参数反而会减小；示踪粒子离初始圆心距离越近，运动路程越大，受到的剪切作用越大，且其在剪切作用下离界面越来越近，并最终达到稳定状态。
关键词：颜色梯度模型；剪切流动；液滴变形；液滴破裂；示踪粒子中图分类号： O35 文献标志码： ANumerical simulation of droplet deformation and breakup in shear flowGONG Wang，YANG Fan（School of Energy and Power Engineering/Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering， University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093， China）Abstract：Based on lattice Boltzmann color gradient model， numerical simulation was carried out for the deformation and breakup of droplets in two-dimensional shear flow. Effect of capillary number Ca，Reynolds number Re and viscosity ratio λ of different fluids on droplet deformation in shear flow was investigated. Three different deformation or breakup ways of droplets were distinguished in the phase diagram of Re-Ca. In addition， to understand the effect of interface on the fluid inside the droplet， tracer particles were introduced， and their motion patterns in the droplets were analyzed. Results show that the increase of Ca number resulted in enhanced deformation effect and weaker deflection angle of droplets， which affected the motion of tracer particles greatly. With the increase of Re number， the droplets deformation became strong， while weak deflection angle was observed. These phenomena affected the motion of tracer particles significantly. When the viscosity ratio was low （λ<0.8）， the droplets underwent a large deformation process. When the viscosity ratio continued to increase， the deformation parameter decreased. The closer the tracer particle to the initial center of circle， the longer the movement distance， which caused greater shearing effect on tracer particles. They got closer to the interface and stabilized ultimately.Keywords：color gradient model; shear flow; droplet deformation; droplet breakup; tracer particle互不相溶的液−液两相体系广泛存在于自然界以及人类的生产、生活过程中，在能源热转换、石油化工、材料制备和生物医学等领域均扮演着重要角色。
高温熔融液滴破碎特性实验研究
核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第24卷 第4 期 2 0 0 3 年8月Vol. 24. No.4 Aug. 2 0 0 3文章编号：0258-0926(2003)04-0302-06 高温熔融液滴破碎特性实验研究李会雄，陈听宽（西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安，710049）摘要：对高温熔融液滴在水中的破碎特性进行了实验研究，重点考察和分析了液滴材料的物理化学性质、熔化潜热和熔融液“粘糊状区域”(Mushy Zone)等因素对液滴破碎过程的影响。
用共晶和非共晶的铅(Pb)-铋(Bi)合金作为液滴材料，用水作冷却剂，完成了约10个系列的实验工况，分别测量了液滴破碎后碎片的累积质量分布和质量平均尺寸。
根据实验结果探讨了液滴材料的焓、熔化潜热、粘性等因素影响液滴变形与破碎过程的规律。
关键词：熔融液滴；破碎特性；实验研究 中图分类号：TK124 文献标识码：A1 引 言目前，在高温熔融液-冷却剂作用(MFCI ：Molten-Fuel- Coolant–Interactions)的研究中，高温熔融液体与冷却剂之间的界面面积随时间演化的规律性仍缺乏统一的认识；特别是对于熔融液体物性、冷却剂物性、液滴凝固及冷却剂汽化等因素对液滴破碎动力学过程的影响还有待于进一步深入研究[1]。
已有实验发现，在液滴凝固的“粘糊状区”(固相点与液相点之间的状态)内，液滴具有很高的表面张力，并可能限制液滴变形与破碎过程的发展；另外，气相夹带和冷却剂在高温液滴表面的膜态沸腾也在某种程度上减缓了液滴的变形[2]。
在意大利的ISPRA 联合研究中心，科学家们分别采用纯Al 2O 3和双组份的氧化铀-氧化锆混合物作为液滴材料，进行高温液滴的破碎实验，发现这两种材料具有截然不同的“蒸汽爆炸”倾向和潜力。
分析认为，液滴凝固特性的差异可能是造成高温液滴在水中的破碎特性及“蒸汽爆炸”潜力差异的主要原因。
高压匀质过程中油相液滴破碎的数值模拟
高压匀质过程中油相液滴破碎的数值模拟耿啸;史岩彬;常明露;董树【摘要】利用CFD(computational fluid dynamic)技术和PBM(population balance model)模型对高压匀质过程中油相液滴破碎的行为进行了数值模拟.得到了乳剂中油相液滴粒径大小随压力和湍流动能变化的关系,总结了粗略估计多次匀质之后液滴粒径的经验公式,并用实验对模拟结果进行了验证.结果表明,PBM模拟得到的液滴粒径随匀质压力变化的趋势与实验结果相一致,增大匀质压力获得的乳剂液滴粒径更小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)004【总页数】4页(P65-68)【关键词】高压匀质;计算流体力学;总体平衡模型;破碎【作者】耿啸;史岩彬;常明露;董树【作者单位】齐鲁工业大学机械与汽车工程学院,济南250353;齐鲁工业大学机械与汽车工程学院,济南250353;山东大学药学院,济南250012;齐鲁工业大学机械与汽车工程学院,济南250353【正文语种】中文【中图分类】TQ027.35化学工业随着现代计算机技术和算法的不断发展，用数值模拟的方法来对流体流动过程进行预测变得可行。
高效的仿真预测能够很大程度上节省实验的成本，并且对实验以及生产起到重要的指导作用。
高压匀质腔的结构如图1所示。
图中的箭头表示的是流体的流动路径，在实际的生产中匀质缝隙尺寸非常小基本上在微米级，图中将其放大是为了能够更加直观地表示。
现在就是面向该种匀质腔的实际情况，针对该过程建立了模型，并对一次匀质后液滴破碎程度予以数值模拟以及预测，这能够在很大的程度上节省实验和生产时间以及财力、物力。
具有液滴(离散相)行为模拟能力的模型有两种：PBM(population balance model)和DPM(discrete phase model)。
DPM模型主要用于计算分散相体积分数小于12%，粒子之间的相互作用可以忽略的场合，PBM能计算体积分数较大的场合，并且能够计算液滴间的相互作用，因此在液滴较多的流体内用PBM模型来统计液滴群的变化更准确。
雾化闪蒸系统中过热液滴泡状破碎现象的实验研究
雾化闪蒸系统中过热液滴泡状破碎现象的实验研究张嘉豪【摘要】真空雾化闪蒸技术可以提升溶液分离率,有效利用低品位热能,从而降低除湿溶液再生流程所需能量.不同于常压环境,高真空度环境下,热管表面过热液体易出现爆发性沸腾现象.本文采用3.5wt%Nacl溶液为测试溶液,通过可视化实验,观察真空环境下液滴内爆发性沸腾现象,分析其破碎形态及破碎特性.结果表明:不同于常压环境下液滴内核态沸腾,真空环境下液体处于过热状态且存在温度梯度和浓度梯度,导致Marangoni对流出现,使得液滴核化点位于其上表面,并出现泡状破碎.液滴破碎时间主要受环境压力和表面过热度的影响,随着环境压力的降低和表面过热度的增加而缩短.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P13-17)【关键词】雾化闪蒸;液滴破碎;Marangoni对流【作者】张嘉豪【作者单位】上海海事大学商船学院, 上海201306【正文语种】中文【中图分类】TK172.4;TB61+10 引言溶液除湿空调因其空气温湿度独立控制，低能耗，可有效利用低品位能源而愈发受到重视［1］。
但作为溶液除湿空调的关键步骤，如何保证除湿后浓溶液有效再生仍是一个严峻的问题。
现有再生器可分为空气式和沸腾式两类。
空气式再生器效率受再生空气状态影响较大，沸腾式再生器效率较高，但溶液再生所需热源品位更高，无法利用低品位热源。
真空雾化闪蒸技术作为溶液浓缩技术，通过溶液雾化，增加溶液比表面积，可以有效强化闪蒸效果，提升溶液分离率；同时可降低所需热源温度，使得工业余热、太阳能等低品位热源在除湿溶液再生等领域具有可利用价值。
早在1981年，Miyatake［2］［3］等人就提出真空喷射闪蒸系统，并研究溶液过热度、喷嘴流量、喷口直径对于蒸发率的影响，并得出结论：雾化闪蒸系统的溶液分离率高于传统闪蒸系统。
Hamawand［4］等人提出了一种利用太阳能的真空闪蒸海水淡化系统，该系统可利用真空泵余热和太阳能电池板加热入口盐水以提升系统效率，日淡水产量可达15kg／m2。
fluent报告
有限元与流场分析有限元与流场分析Fluent作业姓名：陈哲林学号：3090000223专业：机械电子工程2012-4-7有限元与流场分析Fluent陈哲林（3090000223）作业内容：128页2（1）轴承座的实体建模。
一、概述：在实际生活中，管道流动十分常见。
这次作业模拟的是寝室水龙头中水流的流动。
二、简介：如图所示，其中地面设计为宽40mm的正方形，长度为200mm，水龙头头部半径为50mm。
三、操作步骤：1. 利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型步骤1：文件的创建及其求解器的选择(1) 启动Gambit软件选择“开始”→“运行”命令，打开如图所示对话框，输入gambit，单击“确定”按钮。
接着又会弹出如图所示对话框，单击Run按钮可以启动Gambit软件，它的窗口布局如图1-10所示。
(2) 建立新文件选择File→New命令打开如图所示的Create New Session对话框。
在ID文本框中输入shuilongtou作为Gambit要创建的文件名。
选中Save current session 复选框,然后单击Accept按钮。
(3) 选择求解器通过单击主菜单中的Solver在子菜单中选择FLUENT5/6。
步骤2：创建控制点选择Operation→Geometry→Vertex，打开如图1-14所示对话框。
在Global选项区域内的x、y和z坐标对应的3个文本框中，依次输入其中一个控制点的坐标，在图形窗口中绘制出所有的控制点，如图所示。
步骤3：创建边选择Operation→Geometry→Edge，打开Create Straight Edge对话框得到水龙头草图。
步骤4：创建面选择Operation→Geometry→Face ，打开Create Face From Wireframe对话框利用Gambit软件右下角Global Control中的按钮，就可以得到如图水龙头面图步骤5：创建体选择Operation→Geometry→Volume ，打开Sweep Faces对话框得到如图水龙头体图步骤6：实体网格划分网格划分如图：网格的局部视图：步骤7：边界条件类型制定选择Operation→Zones，打开Specify Boundary Types对话框，指定边界条件类型。
基于FLUENT的锤片式粉碎机单相流场分析
2010,N o.12饲料加工45收稿日期:2010 04 12;修回日期:2010 11 20作者简介:曹丽英(1980 ),女,博士研究生,研究方向为农业工程测试与控制、机械设计与制造。
通讯作者:武 佩(1963 ),男,博士,教授,博士生导师,主要从事机械设计与制造、农业工程测试与控制等方面的研究工作。
基于FLUENT 的锤片式粉碎机单相流场分析曹丽英1,2,武 佩1,马彦华1,焦 巍1(1.内蒙古农业大学机电工程学院,内蒙古呼和浩特 010018; 2.内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头 014010)摘 要:利用计算流体力学软件FLU ENT 对新型锤片式粉碎机的气流场进行了数值模拟分析,并对模拟结果进行了试验验证。
通过模拟获得了粉碎机气流场的基本特征,为该新型粉碎机的优化设计奠定了基础。
关键词:锤片式饲料粉碎机;三维数值模拟;负压中图分类号:S817.12+2文献标识码:A 文章编号:1003-6202(2010)12-0045-03Analysis on single phase flow field of ham mer mill base d on FLUENTABSTRACT:A value simulation analysis on air f low field of a new hammer mill was carried out by means of Soft w are FLU EN T for calculat ion of hydromechanics and the simulation result s w ere verified by experiment.T hrough simulation,the basic feature of air flow field of the hammer mill was obt ained,so as to lay a foundat ion for opti mum design of t his new hammer mill.KEYWO RDS :hammer feed mill;simulation of t hree-dimensional values;negat ive pressure传统锤片式饲料粉碎机由于物料环流层的作用,而普遍存在能耗大、物料过粉碎、物料温升大、筛片磨损严重的问题。
液滴破碎方程的三种数值解法及分析比较
液滴破碎方程的三种数值解法及分析比较王日腾;李春晖;矫彩山【摘要】Three methods for numerical solution of droplet breakage equation(PBE)under the population balance concept in batch system are introduced:fixed pivot technique(FPT), method developed by Attarakih (MDA),cell averaged technique (CAT).Differences and accuracies are also discussed.For overcoming the significant deviation of number density in the left boundary of FPT,a slight modification is recommended,and the numerical results show good agreement with analytical solution.All of numerical solutions for differential equations set are approached by fourth-order Runge-Kutta method,and the algorithms are programmed by C programming language.The numerical results show that the FPT and MDA have almost the same accuracy under large interval width,while the CAT is of better accuracy and efficiency,which show a prosperous future in solving the simultaneous break-age and aggregationequations.However,all of the three methods show steady and solid results even after a relatively long processing time.%介绍了求解群体平衡模型液滴破碎方程的三种数值方法：固定点法(fixed pivot technique,FPT), Attarakih 2004法和单元平均法(cell averaged technique,CAT)。