张永良
,
王宝瑞
,
孔文俊
,
王岳
工程热物理学报
本文通过实验与数值模拟对离心喷嘴喷雾特性进行了研究.实验测量了不同压力下的雾化锥角以及索特尔平均直径(SMD)分布.数值模拟采用VOF(Volume-of-Fluid)两相流模型来模拟喷嘴内气液两相流流动,较好地模拟出喷嘴内的空气涡与喷雾锥角,所得到喷雾锥角与实验结果符合较好.通过实验与数值模拟相结合的方法验证了离心喷嘴的雾化性能,为组合气动雾化喷嘴的设计和雾化锥角的预测提供了理论和实验基础.
关键词:
离心喷嘴
,
两相流
,
雾化锥角
,
数值模拟
,
VOF
常伟
,
连文磊
,
宣益民
工程热物理学报
本文对旋转热管内部工质的流动和传热机理开展研究,建立数学模型,采用VOF模型描述两相流动和传热传质过程,考虑了相变饱和温度和饱和压力的依变关系,获得了工质的速度、温度以及两相分布特性.研究表明,冷凝端和绝热端交界处热阻较大,壁面过冷度大;旋转热管轴向热阻很小,具有较好的等温性;随着传热量增大,冷凝端过冷度和蒸发端过热度均增大,总热阻增大.结果表明该方法可以较好地模拟旋转热管内工质的流动和传热特性.
关键词:
旋转热管
,
VOF
,
相变
,
数值模拟
吴梁玉
,
陈永平
,
施明恒
,
张林
工程热物理学报
本文基于VOF(Volume of Fluid)相界面追踪方法,建立了流动聚焦微通道中双乳液液滴形成的模型,研究了互不相溶的三种流体在微流控系统中形成双重液滴的典型物理过程,给出了双重液滴形成的典型工况,分析了流动参数和工质物性对液滴形成过程的影响.结果表明:双重乳液液滴形成过程可分为滴式与喷式两种模式;外流体流量增大时液滴形成模式由滴式转变为喷式,所形成的双重液滴尺寸减小;中间流体流量变化对液滴形成模式、所形成的双重乳液内液滴尺寸影响不明显,外液滴随中间流体流量增大而增大.
关键词:
双重乳液
,
微流控
,
VOF
,
多相流
李明明
,
李强
,
邹宗树
钢铁研究学报
doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20130493
基于VOF界面追踪技术,建立了氧气转炉顶吹过程渣-金-气多相传输行为的数学模型,研究了渣-金-气三相界面行为,给出了渣/金界面特征的演化过程和熔池内流场变化特征,对冲击坑形态进行了具体的描述,并对穿透深度和冲击坑直径进行了定量化的表征.结果表明:由于冲击坑表面波的传播,冲击坑以及渣/金/气界面具有明显的瞬态特征且熔池是振荡的;钢液熔池内涡旋中心位置随着吹炼时间以及渣的运动而变化;低枪位加强了钢液表面的波动,增加了钢液表面的粗糙度,增大了射流与熔池的接触面积,从而有利于射流向熔池的动量传递,促进熔池的搅拌.
关键词:
顶吹转炉
,
VOF
,
三相流动
,
数值模拟
张银
,
黄护林
,
张喜东
,
唐硕捷
工程热物理学报
浮区法是一种无坩埚容器接触、生长高质量单晶的重要晶体生长技术.微重力环境下,热毛细对流成为熔体中的主要对流,因此,研究浮区法晶体生长中热毛细对流的不稳定性具有重要意义.本文利用VOF自由表面追踪模型来捕捉自由界面的运动,数值研究了微重力下动态自由界面液桥内热毛细对流特性及温差(ΔT)对自由界面变形的影响.结果显示,在较强的温差作用下,整个熔区出现三维不稳性的热毛细对流振荡,并且随着温差的增加,振荡强度增强,振荡波数也随之增加;自由界面呈现出冷、热壁面膨胀而中间收缩的“瓶颈”状分布.自由界面变形率随温差先增长较快,后增长较慢.
关键词:
动态自由界面
,
热毛细对流
,
浮区法
,
微重力
,
VOF
赵辉
,
许京荆
,
刘柯钊
,
张永彬
,
马玉屏
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.14.034
针对工件铀的表面激光氮化工艺,考虑铀的固-液相变过程中各物理参数随温度的变化,结合计算流体软件FLUENT中流体体积函数(VOF)模型计算气-液相界面处的降膜解吸传质过程.进行了铀的瞬态激光氮化传热传质耦合数值仿真,仿真分析研究了不同工艺参数下瞬态温度场和流场的分布,同时获得渗氮量在铀表面和深度上的分布.分析结果表明,因激光局部加热引起的表面张力梯度导致的Marangoni对流对铀表面氮化过程中的传热和传质有很大的影响.其中渗氮量在不同工艺参数下的数值结果与试验结果相吻合,验证了数值模型的可行性,为激光氮化的理论分析和工艺指导提供了理论和方法.
关键词:
Marangoni对流
,
激光氮化
,
数值模拟
,
降膜解吸
,
VOF
赵辉
,
许京荆
,
陈志磊
,
张永彬
材料科学与工程学报
doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2016.06.028
基于非等温产生的表面张力梯度导致熔池区域内的马兰戈尼对流对激光氮化传热和传质过程有重大的影响.本文采用计算流体软件Fluent对钛的激光氮化过程进行探究和重现,结合传热过程中材料温升引起的相变模型及流体体积函数(VOF)模型分析气-液降膜传质机理,通过建立瞬态激光氮化温度场和浓度场的耦合模型,对激光氮化过程的传热,熔池流动和传质机理进行数值模拟.分析结果给出了钛工件的熔池形成、内部流动、氮化层的氮含量及其分布与激光参数之间的关系,为激光氮化工艺参数优化提供了理论依据.
关键词:
激光氮化
,
马兰戈尼对流
,
传热传质
,
数值模拟
,
VOF
王国承
,
周海忱
,
刘发友
,
汪琦
钢铁
doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160370
以钢包精炼底吹氩气过程中氩气泡为研究对象,运用VOF模型追踪氩气与钢液的界面,在层流条件下三维数值模拟了氩气泡的生成和运动过程.采用Tecplot进行模拟结果的后处理,研究了不同气体流量条件对气泡脱离直径的影响以及气泡的运动特性.模拟结果显示,氩气泡的形成历经膨胀、脱离两个阶段,气泡脱离直径随着气体流量的增加而增加,针对2 mm直径的孔口,其鼓泡流量上限为1.325 L/min.气泡从孔口脱离后历经近似球形、扁平的椭球形、规则的椭球形和不规则的球帽形的形状变化;气体流量越大,气泡的变形程度越剧烈,气泡位于钢包高度中上部位置时,全部呈现近似规则的球形,不随流量的改变而改变.
关键词:
钢包
,
氩气泡
,
VOF
,
数值模拟
杨魏
,
吴玉林
,
刘树红
工程热物理学报
本文利用基于有限体积法的VOF方法模拟部分充液贮箱中液体的输送过程,根据数值计算结果可以获得出流过程中贮箱自由液面塌陷夹气时的液面高度和液面塌陷的过程,将数值计算结果和试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性.通过对计算结果进行分析,本文获得了液面塌陷时流场特征和塌陷原理,为防塌陷装置的设计提供指导.
关键词:
贮箱
,
自由液面
,
塌陷
,
VOF
,
液面高度
李江云
,
关凯
,
马天佑
,
陈知超
工程热物理学报
逆向流体转换器(RFD)是一种依靠流体动力进行介质传输的免维修流体输送装置.本文首先对换能筒、RFD、液料箱及出料管等组成的RFD全模型进行建模,并采用分块网格生成技术获得满足计算要求的六面体网格;其次,基于部分析因实验,采用二维VOF模型进行数值仿真,经分析获得因子重要性排序及最佳配套参数,并采用新的配套参数进行三维VOF仿真计算,其结果预测了RFD装置性能,并得到物理试验验证,该方法可在一定程度上替代昂贵的物理试验.
关键词:
RFD
,
全模型
,
VOF
,
数值模拟
