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地球科学与环境学报
JOURNAL OF EARTH SCIENCES AND ENVIRONMENT
2007 Vol.29 No.2 P.217-220

数字化期刊

应用Level Set方法模拟三维气泡与液滴的运动

李彦鹏  关卫省 

摘 要:将Level Set方法与ICE数值格式相结合,建立了求解含有运动界面的不可压缩气液两相流动问题的三维模型及数值解法.应用所建立的模型和算法三维模拟了4种典型气泡和液滴的运动过程,包括气泡从单个喷嘴生成和上升的过程,两个大小不同的空气气泡在水中自由上升时的相互作用过程,水滴下落冲击水面的过程和水滴与颗粒正向等温碰撞过程.模拟结果表明,所建立的模型与算法能准确方便地捕捉到三维气泡和液滴界面的破碎与融合等拓扑结构的变化,说明Level Set方法是一种行之有效且大有前途的处理气液运动界面问题的方法.
关键词:Level Set方法;模拟;气泡;液滴
分类号:O359.1;P342  文献标识码:A

文章编号:1672-6561(2007)02-0217-04

Simulation of Bubble Motion and Droplet with Level Set Method

LI Yan-peng  GUAN Wei-sheng 

基金项目:教育部科学技术重点项目(01169)
作者简介:李彦鹏(1973-),男,河南焦作人,副教授,博士,从事环境流体力学研究.E-mail:liyanp01@chd.edu.cn
作者单位:李彦鹏(长安大学环境科学与工程学院,陕西西安,710064) 
     关卫省(长安大学环境科学与工程学院,陕西西安,710064) 

参考文献:

[1]Harlow F H,Welch J F Numerical Study of Large-Amplitude Free-Surface Motions[J].Phys Fluids,1966,99(4):842-851.
[2]Unverdi S Q,Tryggvason G.A Front-Tracking Method for Viscous Incompressible Multi-Fluid Flows[J].J Comput Phys,1992,100(1):25-37.
[3]Hirt C W,Nichols B D.Volume of Fluid Method for the Dynamics of Free Boundaries[J].J Comput Phys,1981,39(2):201-225.
[4]Osher S,Sethian J A.Fronts Propagating with Curvature-Dependent Speed:Algorithms Based on Hamihon-Jacobi Formulations[3].J Comput Phys,1988,79(1):12-49.
[5]王跃发,杨超,毛在砂,等.水平集方法在两相体系颗粒运动数值模拟中的应用[J].自然科学进展,2004,14(2).220-222.
[6]李会雄,杨冬,陈听宽,等.Level set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用[J].工程热物理学报,2001,22(2):233-236.
[7]Sussman M,Fatemi E,Smereka P,et al.An Improved Level Set Method for Incompiessihle Two-Phase Flows[J].Comput Fluids,1998,27:663-680.
[8]Kashiwa B A,Padiat N T,Rauenzahn R M,et al.A Cell-Cen-tered ICE Method for Multiphase Flow Simulation[C]//ASME.The Proceeding of ASME Symposium on Numerical Methods for Multiphase Flows.New York:ASME.1994.
[9]Chen C,Fan L S.Discrete Simulation of Gas-Liquid Bubble Column and Gas-Liquid-Solid Fluidized Bed[J].AICHE Journal,2004,50(2):288-301.
[10]Duineveld P C.Boundcing and Coalescence of Bubble Pairs Rising at High Reynolds Mumber in Pure Water or Aqueous Surfactant Solutions[J].Applied Sci Research,1999,58:409-439.

收稿日期:2006年7月14日

出版日期:2007年6月30日

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