多元相分離及氣液共存耗散粒子動力學模擬.pdf

1、多元相分離及氣液共存是復雜多相流研究的重要領域,應用范圍廣泛。復雜多相流體系中各相具有不同的變量,相間界面會發(fā)生改變,相間存在質(zhì)量和熱量傳遞,同時涉及水力學不平衡及熱力學不平衡,比單相復雜得多。
　　耗散粒子動力學(Dissipative particle dynamics,DPD)是一種新型的基于粒子運動的介觀數(shù)值模擬方法,可以避免格子方法中對界面的捕獲及追蹤,較易獲得相分布,在復雜流體模擬實驗方面具備一定的優(yōu)勢,是多元系統(tǒng)模擬

2、的有效手段。在DPD的基礎上提出的多體耗散粒子動力學(Many body dissipative particle dynamics,MDPD)改進了保守力的定義式,可以模擬氣液共存的兩相流系統(tǒng)。
　　本文基于耗散粒子動力學這一新型介觀數(shù)值模擬方法,對多元相分離、混合過程,氣液共存系統(tǒng)在無重力及微重力條件下的液滴聚集現(xiàn)象進行了全面的數(shù)值模擬實驗研究。驗證了兩個流動基準數(shù)值實驗:Poiseuille流和純剪切流,檢驗不同邊界條件處理

3、方法的效果,得到了實現(xiàn)無滑移邊界條件的最佳處理方案。動態(tài)實現(xiàn)了多元相分離及混合過程,界面張力隨著不同組元間保守力系數(shù)的增加而變大,驗證了界面張力隨著溫度升高而下降,界面張力是維持穩(wěn)定界面的關鍵因素,溫度超過臨界點之后,無法形成穩(wěn)定界面。采用MDPD方法模擬氣液共存系統(tǒng),動態(tài)記錄了液滴在無重力和微重力條件下的聚集成形過程,得到了通過液滴中心的液滴密度及溫度、壓力分布;同時模擬了微重力下壁面對液滴成形的影響,定量分析了微重力條件下液滴的形態(tài)