本文通过数值仿真方法对球体垂直入水过程产生的入水空泡形态及流体动力特性开展了研究,重点分析了表面润湿性对球体入水空泡发展过程、运动轨迹、速度、加速度及流体动力的影响.文中数值方法基于Navier-Stokes方程,采用VOF模型捕获相界面,并通过CSF方法引入表面张力及表面接触角.结果表明,数值结果与文献实验结果吻合良好,验证了数值方法的有效性;由于亲水性球体入水后不产生空泡,压差阻力较小,因此下落速度更快,而疏水性球体下落较缓慢;当入水空泡掐断时,将对球体产生短暂的冲击作用,使球体运动速度发生突变;在入水过程初始阶段,球体表面上的液体薄层运动是导致入水空泡形成的关键因素:对于亲水性球体,流体薄层沿球体表面向上运动并在球体顶点汇聚,此时不产生入水空泡;对于疏水性球体,液体薄层与球体分离,形成入水空泡.
多相流 数值模拟 垂直入水 空泡闭合 流体动力 表面润湿性