自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理

摘要：

自由汇流旋涡形成过程中有抽吸现象发生,是一个比较复杂的气液两相耦合过程,其中所涉及的Ekman 层耦合及演化机理具有重要的科研价值与实际意义.针对上述问题,提出了一种自由汇流旋涡Ekman抽吸演化机理建模与分析方法.基于多相流体体积VOF模型与湍动能一耗散(k-ε)模型,建立了面向汇流旋涡Ekman抽吸演化的两相动力学模型.基于上述模型,分析初始转动速度分量、排流量与Ekman抽吸过程的内在联系,并揭示相关流场分布规律.研究结果表明:初始扰动不同,汇流旋涡的吸气孔、抽气孔距离容器底面边界的高度保持不变;初始扰动加强,吸气阶段转速增加,Ekman边界层厚度及抽吸高度增加,抽吸、贯穿阶段Ekman抽吸现象减弱;初始扰动恒定,Ekman抽吸高度保持不变,与排流量变化无关.研究结果可为自由汇流旋涡形成机理方面的研究提供有益参考,也可为冶金、化工领域的旋涡抑制控制提供技术支持.

关键词：自由汇流旋涡、Ekman边界层、Ekman抽吸、流体体积模型

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51375446,51575494、浙江省杰出青年科学基金批准号:LR16E050001和浙江省重点科学基金批准号:LZ14E050001资助的课题.Project supported by the National Natural Science Foundation of China Grant Nos.51375446,51575494,the Zhejiang Provincial Foundation for Distinguished Young Scientists,China Grant No.LR16E050001,and the Zhejiang Provincial Natural Science Foundation,China Grant No.LZ14E050001.

在线出版日期：2016-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：158-169