管内液膜流动失稳现象的直接数值模拟

为分析液膜流动时垂直液膜的重力加速度分量和表面张力对扰动波振幅的影响,通过FTM模拟了液膜在重力作用下流动失稳过程。结果表明:重力分量和表面张力系数越大,扰动振幅衰减得越快;并且表面张力系数越小,扰动振幅波动的频率越高。此外还分析了促进液膜流动失稳的两个因素,即密度比和雷诺数Re。当增大密度比时,液膜会出现两种极端的变化:一种是液膜不再完全覆盖底面,会形成锲状液膜,随着速度变大和振幅脉动,当锲状液膜前锋出现新的扰动波时,新的扰动会与初始扰动发生干涉产生二次波动;另一种是增加密度比时,液膜将会在剪切力的作用下产生飞脱的现象,在Re数较大时,液膜流动失稳会在剪切力的作用下产生K-H(开尔文-赫姆霍兹)不稳定性,且初始扰动对形成开尔文-赫姆霍兹波浪具有诱导作用。