改进多松弛伪势模型模拟附壁空化泡溃灭演化和壁面润湿性机制的研究

结合改进后的多松弛伪势模型, 使用格子Boltzmann方法对附壁空化泡溃灭演化过程进行了数值模拟及分析, 着重研究了壁面润湿性对附壁空化泡溃灭的影响规律. 首先, 对改进后的多松弛伪势模型开展了热力学一致性验证, 通过对比气液共存密度的数值解与解析解, 选取了满足热力学一致性需求的参数, 使得模型能够实现大密度比多相流动的数值计算; 然后, 对不同壁面润湿性条件下的附壁空化泡平衡接触角进行了数值模拟, 分析了壁面润湿性与附壁空化泡平衡接触角的关系, 分析表明: 随着壁面与流体相互作用强度的增大, 平衡接触角逐渐增大, 壁面润湿能力逐渐减弱. 进一步, 对附壁空化泡的溃灭问题进行建模, 处理了相应的边界格式, 完成了附壁空化泡溃灭过程的数值计算, 并分析了不同壁面润湿能力对附壁空化泡溃灭的影响规律; 当初始空化泡内外压差及形态相同时, 增强壁面疏水性缩短了空化泡溃灭的时间.
特别是, 壁面润湿性由亲水逐渐变为疏水时, 最大溃灭压力先降低后又逐渐升高, 而最大溃灭速度随着壁面疏水性的增强而持续升高. 研究结果揭示了壁面润湿性对附壁空化泡溃灭的影响规律, 为进一步抑制附壁空化泡溃灭的破坏效应及利用空化泡溃灭效应实现工程应用提供了理论指导.