微管液滴形成模拟及关键阶段分析-高校化学工程学报.pdfVIP

第 27 卷第 2 期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.2 Vol.27 2013 年 4 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Apr. 2013 文章编号：1003-9015(2013)02-0193-06 微管液滴形成模拟及关键阶段分析 王定标, 杨俊勇, 梁珍祥, 王宏斌, 刘 文 (郑州大学 化工与能源学院, 河南 郑州 450001) 摘 要：在轴对称坐标系下，采用有限体积法求解液滴形成的 N-S 方程，运用 Ansys 13.0 中的VOF (Volume of Fluid) 方法对重力作用下，流体在微管口液滴形成过程进行数值模拟，采用 PLIC (Piecewise Linear Interface Construction) 的几 何重构方法成功捕捉液滴形成、变化与脱落过程的气液交界面，得到与实验相一致的研究结果，表明建模方法可行。 分析了速度对液滴运动过程的影响，在颈缩阶段，入流速度决定流体内部速度，轴线压力呈线性增加趋势；断裂阶段， 重力决定流体内部速度，轴线压力与速度波动趋势一致，最后得到无量纲数A (液滴完整长度与管内径比)和 We 的关联 式 A 8.611 We 2.98 。 关键词：低黏流体；VOF 方法；液滴形成；自由表面；数值模拟 中图分类号：O359.1 ；O358 文献标识码：A DOI ：10.3969/j.issn.1003-9015.2013.02.003 Simulation of Drop Formation from the Capillary Tube and Analysis of the Critical Stages WANG Ding-biao, YANG Jun-yong, LIANG Zhen-xiang, WANG Hong-bin, LIU Wen (School of Chemical and Energy, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China) Abstract: The Finite Volume Method was adopted to get the N-S equation of the liquid drop formation in the axisymmetric coordinate system. With the Volume of Fluid(VOF) Method in Ansys 13.0, the drop forming process at capillary tube under the influence of gravity was simulated. The gas-liquid interfaces of the formation, change and detachment of the liquid drop were captured by using the geometric reconstruction method of the piecewise linear interface construction (PLIC). The simulation results are strictly consistent with the experimental results, which proves the practicality of this numerical simulation. The influence of inflow velocity on the liq