×

液体射流初级雾化中的流动拓扑:直接数值模拟分析。 (英语) Zbl 1415.76635号

小结:利用速度梯度张量不变量对液体射流一次雾化的局部流动拓扑进行了分析。对于液相和气相的不可压缩流动,所有可能的小尺度流动结构都分为两种焦点拓扑和两种节点拓扑。底层直接数值模拟数据库由两相流控制方程的单流体公式生成,包括用于精确界面传播的高保真流体体积法。液气流体性质的比值对应于柴油喷射到空气中。基于流入的雷诺数和韦伯数的变化表明,这两个无量纲数在决定射流破碎性质方面都起着关键作用,但流动拓扑行为似乎由雷诺数控制。此外,气相中的流动动力学通常不如液相中的均匀,因为一些流动区域类似于层流到湍流的过渡状态,而不是完全发展的湍流。提出了两种理论模型,分别用于估计拓扑体积分数和描述流动结构的尺寸分布。在后一种情况下,简单的幂律似乎是测量拓扑谱的合理近似。根据该观察结果,仅需要积分湍流长度标度作为输入先验的拓扑尺寸谱的预测。

MSC公司:

76T10型 液气两相流,气泡流
76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76-04 流体力学相关问题的软件、源代码等
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] 巴切洛,G.K.,《均匀湍流理论》(1953),剑桥大学出版社·Zbl 0053.14404号
[2] Brackbill,J.U。;科特,D.B。;Zemach,C.,《模拟表面张力的连续体方法》,J.Compute。物理。,100, 2, 335-354, (1992) ·Zbl 0775.76110号 ·doi:10.1016/0021-9991(92)90240-Y
[3] Brown,G.L。;Roshko,A.,《湍流混合层中的密度效应和大结构》,J.流体力学。,64, 4, 775-816, (1974) ·兹伯利1416.76061 ·doi:10.1017/S002211207400190X
[4] Chakraborty,N.、Wacks,D.、Ketterl,S.、Klein,M.和Im,H.2018预混湍流燃烧不同状态下的流动拓扑条件下的标量耗散率传输。程序。库布斯特。Inst.37,doi:10.1016/j.proci.2018.06.092。
[5] Chong,M.S。;佩里,A.E。;Cantwell,B.J.,《三维流场的一般分类》,《物理学》。流体A,2,5,765-777,(1990)·数字对象标识代码:10.1063/1.857730
[6] Chong,M.S。;Soria,J。;佩里,A.E。;Chacin,J。;坎特威尔,B.J。;Na,Y.,《使用DNS数据发现的壁面剪切流湍流结构》,《流体力学杂志》。,357, 225-247, (1998) ·Zbl 0908.76039号 ·doi:10.1017/S0022112097008057
[7] Desjardins,O。;Mccaslin,J。;Owkes,M。;Brady,P.,复杂几何中初级原子化的直接数值和大规模模拟,Atomiz。喷雾,23,11,1001-1048,(2013)·doi:10.1615/AtomizSpr.2013007679
[8] Desjardins,O。;Pitsch,H.,液体射流湍流雾化的详细数值研究,Atomiz。喷雾,20,4,311-336,(2010)·doi:10.1615/AtomizSpr.v20.i4.40
[9] Dixit,H.N。;Govindarajan,R.,因密度分层惯性效应引起的涡激不稳定性和加速坍塌,《流体力学杂志》。,646, 415-439, (2010) ·Zbl 1189.76228号 ·doi:10.1017/S0022112009992515
[10] Dopazo,C。;Lozano,A。;Barreras,F.,流体/流体界面上的漩涡约束,Phys。流体,12,8,1928-1931,(2000)·Zbl 1184.76142号 ·doi:10.1063/1.870441
[11] Dopazo,C。;马汀,J。;Hierro,J.,等标量曲面的局部几何,Phys。修订版E,76,5,(2007)
[12] Elsinga,G.E。;Marusic,I.,湍流中小尺度运动的普遍性,J.流体力学。,662, 514-539, (2010) ·Zbl 1205.76123号 ·doi:10.1017/S0022112010003381
[13] Farsoiya,P.K。;Mayya,Y.S。;Dasgupta,R.,《轴对称粘性界面振荡:理论和模拟》,《流体力学杂志》。,826, 797-818, (2017) ·Zbl 1430.76156号 ·doi:10.1017/jfm.2017.443
[14] 哈斯伯格,J。;克莱因,M。;Chakraborty,N.,《气泡诱导湍流中的流动拓扑:直接数值模拟分析》,J.流体力学。,857, 270-290, (2018) ·Zbl 1415.76636号 ·doi:10.1017/jfm.2018.750
[15] Hasslberger,J.、Klein,M.和Chakraborty,N.2018b应用于气泡诱导湍流的局部流动拓扑分析。第十二届ERCOFTAC工程湍流建模和测量国际研讨会,法国蒙彼利埃·Zbl 1415.76636号
[16] Herrmann,M.,关于使用改进的水平集网格方法模拟初级雾化,Atomiz。喷雾,21,4,283-301,(2011)·doi:10.1615/AtomizSpr.2011002760
[17] 希特,C.W。;Nichols,B.D.,自由边界动力学的流体体积(VOF)方法,J.Compute。物理。,39, 1, 201-225, (1981) ·Zbl 0462.76020号 ·doi:10.1016/0021-9991(81)90145-5
[18] Ketterl,S。;克莱因,M。,先验多相初级破裂大涡模拟的亚网格模型评估,计算。流体,165,64-77,(2018)·Zbl 1390.76176号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2018.01.002
[19] Klein,M.,《中等雷诺数下空间发展水膜的直接数值模拟》,《国际热流杂志》,26,5,722-731,(2005)·doi:10.1016/j.ij热流密度.2005.01.003
[20] 克莱因,M。;Sadiki,A。;Janicka,J.,《基于数字滤波器的流入数据生成,用于空间开发直接数值或大涡模拟》,J.Compute。物理。,186, 2, 652-665, (2003) ·Zbl 1047.76522号 ·doi:10.1016/S0021-9991(03)00090-1
[21] Lasheras,J.C。;Choi,H.,平面自由剪切层的三维不稳定性:流向涡形成和演化的实验研究,J.流体力学。,189, 53-86, (1988) ·doi:10.1017/S0022112088000916
[22] Leboissetier,A.&Zaleski,S.2001液体射流雾化的直接数值模拟。《ILASS-Europe会议录》,第2-6页。
[23] Ling,Y。;保险丝,D。;Zaleski,S。;Tryggvason,G.,中等密度比下准平面气液混合层中的喷雾形成:数值特写,Phys。流体版本,2,1,(2017)
[24] Ling,Y。;Zaleski,S。;Scardovelli,R.,用拉格朗日点粒子模型表示的小液滴雾化的多尺度模拟,Intl J.多相流,76122-143,(2015)·doi:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2015.07.002
[25] 梅纳德,T。;Tanguy,S。;Berlemont,A.,耦合水平集/VOF/ghost流体方法:验证和应用于液体射流初级破碎的3D模拟,国际多相流杂志,33,5,510-524,(2007)·doi:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2006.11.001
[26] Ooi,A。;马丁·J。;Soria,J。;Chong,M.S.,《各向同性湍流中速度梯度张量不变量的演化和特征研究》,《流体力学杂志》。,381, 141-174, (1999) ·Zbl 0965.76031号 ·doi:10.1017/S0022112098003681
[27] B.J.帕克。;Youngs,D.L.,材料界面流体流动的二维和三维欧拉模拟,(1992年),原子武器建立
[28] 佩里,A.E。;Chong,M.S.,《使用临界点概念描述涡流运动和流动模式》,Annu。流体力学版次。,19, 1, 125-155, (1987) ·doi:10.1146/anurev.fl.19.010187.001013
[29] Popinet,S.,表面张力的数值模型,年。流体力学版次。,50, 49-75, (2018) ·Zbl 1384.76016号 ·doi:10.1146/annurev-fluid-122316-045034
[30] 桑德,W。;Weigand,B.,中等雷诺数下液膜不稳定性增强参数的直接数值模拟和分析,Phys。流体,20,5,(2008)·Zbl 1182.76656号 ·doi:10.1063/12909661
[31] 斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,用最小二乘拟合和分裂欧拉-拉格朗日平流进行界面重建,国际数值杂志。方法。流体,41,3,251-274,(2003)·Zbl 1047.76080号 ·doi:10.1002/fld.431
[32] Shinjo,J。;Umemura,A.,《液体喷射初步破碎的模拟:韧带和液滴形成的动力学》,《国际多相流杂志》,36,7,513-532,(2010)·doi:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2010.03.008
[33] 斯坦利,S.A。;Sarkar,S。;Mellado,J.P.,《使用直接数值模拟研究平面湍流射流中的流场演变和混合》,J.流体力学。,450, 377-407, (2002) ·Zbl 1049.76558号 ·doi:10.1017/S0022112001006644
[34] 萨斯曼,M。;斯梅雷卡,P。;Osher,S.,《计算不可压缩两相流解的水平集方法》,J.Compute。物理。,114, 1, 146-159, (1994) ·Zbl 0808.76077号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1155
[35] 特里帕蒂,M.K。;Sahu,K.C。;戈文达拉扬(Govindarajan,R.),《为什么下降的水滴通常不像上升的泡沫》,《自然科学》(Nat.Sci)。代表,44771(2014)·doi:10.1038/srep04771
[36] Tryggvason,G。;邦纳,B。;Esmaeeli,A。;Juric,D。;Al-Rawahi,N。;Tauber,W。;Han,J。;Nas,S。;Jan,Y.J.,《多相流计算的前置跟踪方法》,J.Compute。物理。,169, 2, 708-759, (2001) ·Zbl 1047.76574号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6726
[37] Tryggvason,G。;斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,气液多相流的直接数值模拟,(2011),剑桥大学出版社·Zbl 1226.76001号 ·doi:10.1017/CBO9780511975264
[38] Wacks,D.H。;查克拉博蒂,北卡罗来纳州。;克莱因,M。;阿里亚斯,P.G。;Im,H.G.,《预混湍流燃烧不同状态下的流动拓扑:直接数值模拟分析》,Phys。流体版本,1,8,(2016)·doi:10.1103/PhysRevFluids.1.083401
[39] 渡边,T。;酒井,Y。;Nagata,K。;伊藤,Y。;Hayase,T.,平面射流中湍流/非湍流界面附近的涡旋拉伸和压缩,J.流体力学。,758, 754-785, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.559
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。