多液滴槽道湍流减阻的直接数值模拟研究

作者：高畅; 潘定一

来源：水动力学研究与进展A辑, 2022, 37(04): 547-554.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2022.04.013

• 液滴
• 槽道湍流
• 格子玻尔兹曼方法
• 相场模型
• 减阻

该文以含液滴的槽道湍流为研究对象，采用格子玻尔兹曼方法耦合相场模型对其进行直接数值模拟研究。首先针对传统相场模型在模拟较高雷诺数两相流系统的缺陷，引入高阶精度WENO格式离散Cahn-Hilliard方程中对流项以改善液滴相的质量守恒。其次，基于改进的数值模拟方法，重点考察了液滴体积分数(1.6%-3.1%)对槽道湍流减阻效应的影响。模拟结果发现：通过加入可变形的液滴可使槽道湍流平均流速增加，从而达到减阻的效果。液滴体积分数越大，减阻效应越明显，且液滴总表面积会随着体积分数的增加而减小更多，表明高体积分数时液滴合并现象更明显。进一步考察了韦伯数和液滴初始尺寸对槽道湍流减阻的影响，在研究的参数范围内，韦伯数越大，减阻效应越明显，而液滴初始尺寸对减阻影响较小。

• 单位
  流体动力与机电系统国家重点实验室; 浙江大学; 航天学院