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《大连理工大学》 2010年
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基于有限体积法的液滴撞击固体平壁数值模拟

王宗鹏  
【摘要】: 自由表面流动问题普遍存在于化工、冶金、航空航天、材料科学等领域中。对自由面流动问题的研究具有十分重要的工程价值和学术意义。自由表面流动问题是流体力学中一种重要的流动问题,而液滴撞击固体平壁属于一类典型的自由表面流动问题。数值模拟是研究和解决此类问题的主要方法之一。本文对液滴(水)撞击固体平壁的过程进行了数值模拟。 本文首先确定了液滴撞击平壁模型的具体流动模型,并在二维情况下,建立和简化了模型的纳维-斯托克斯方程组(N-S方程组)。然后,针对流体流动问题控制方程的求解困难,介绍了有限体积法和适合求解N-S方程组的交错网格。采用交错网格对N-S方程组进行了离散,并选定SIMPLE算法进行求解。此外,针对本文的自由表面流动问题,介绍了多相流模型中的VOF自由表面处理方法。并采用VOF方法对模型自由界面进行追踪。为提高界面精度,介绍了几种适用本文模型的几种界面重构方法,并分析比较后,选用Youngs重构方法对界面进行重构。最后,为方便观察和对比,以图形的形式给出模拟结果。 通过数值模拟结果和实验结果对比分析,可以得出如下结论:本文的数值模拟能大致模拟出液滴(水)撞击固体平壁的变形过程,并能说明建模的合理性以及算法选择的有效性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O353.4

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【参考文献】
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