2020
DOI: 10.1016/j.net.2019.11.023
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Simulation on mass transfer at immiscible liquid interface entrained by single bubble using particle method

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“…图 2 MPI 跨节点并行技术 [4] Figure 2 MPI cross node parallel technology [4]. [6,7] ;将无网格线混合格式与移动半隐式粒 子法结合, 同时开发非均匀粒子布置与粒子重新排列 技术,实现了沸腾过程中汽泡生长、冷凝、溃灭等相 变传热过程的模拟 [8~11] ;进一步搭建了复杂运动条件 下汽泡动力学特性实验装置, 通过可视化实验验证了 两相流粒子法程序的模拟准确性 [5] 。基于上述模型, 开发了核反应堆冷却剂汽泡动力学数值模拟软件 PANDA-BD,如图 3(a)所示,软件能够实现对竖 直壁面上汽泡从成核生长到滑移脱离全过程模拟, 揭 示了汽泡脱离壁面时的尺寸、时间及速度与流体流 速、壁面接触角、液体过冷度、壁面过热度等变量的 关系,对理解流动沸腾具有重要意义 [10] ;PANDA-BD 软件能够实现汽泡在过冷流体中冷凝缩小直至溃灭 的全过程模拟,图 3(b)所示为汽泡在冷凝溃灭各 个阶段的形态特征 [11] ;如图 3(c)所示,软件能够 实现较大的液体和气体密度比条件下的汽泡上升过 程模拟,模拟结果和 TP2D 的模拟结果具有较好的一 致性, 多相黏度模型在描述汽泡上升速度方面表现出 较好的潜力 [6] ;如图 3(d)所示,软件能够实现两个 独立汽泡融合的全过程模拟, 预测结果与实验观察结 果符合较好 [9] ;如图 3(e)所示,软件能够实现弹状 气泡上升行为模拟, 获得了汽泡的头部和尾部形态变 化规律;如图 3(f)所示,软件能够实现气泡在水油 两相流中的上升分离全过程模拟, 模拟结果揭示了气 泡尺寸、液体密度比、相界面张力对传质特性的影响 规律 [7] ;如图 3(g)所示,软件能够实现封闭气液空 间中的气泡流动行为模拟, 模拟获得了气泡脱离流体 时气液界面波动情况和气泡的撕裂过程。 粒子法模拟得到的气泡直径 [10] 与气泡上升速度 [12] 等宏观数据与实验结果符合较好, 与网格法具有同 等精度,在相界面的处理上 PANDA-BD 则更精细。…”
Section: 扰动和处理复杂界面运动的能力, 显著提高数值稳定 性。建立了粒子法大规模高效并行计算方法,开发了unclassified
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“…图 2 MPI 跨节点并行技术 [4] Figure 2 MPI cross node parallel technology [4]. [6,7] ;将无网格线混合格式与移动半隐式粒 子法结合, 同时开发非均匀粒子布置与粒子重新排列 技术,实现了沸腾过程中汽泡生长、冷凝、溃灭等相 变传热过程的模拟 [8~11] ;进一步搭建了复杂运动条件 下汽泡动力学特性实验装置, 通过可视化实验验证了 两相流粒子法程序的模拟准确性 [5] 。基于上述模型, 开发了核反应堆冷却剂汽泡动力学数值模拟软件 PANDA-BD,如图 3(a)所示,软件能够实现对竖 直壁面上汽泡从成核生长到滑移脱离全过程模拟, 揭 示了汽泡脱离壁面时的尺寸、时间及速度与流体流 速、壁面接触角、液体过冷度、壁面过热度等变量的 关系,对理解流动沸腾具有重要意义 [10] ;PANDA-BD 软件能够实现汽泡在过冷流体中冷凝缩小直至溃灭 的全过程模拟,图 3(b)所示为汽泡在冷凝溃灭各 个阶段的形态特征 [11] ;如图 3(c)所示,软件能够 实现较大的液体和气体密度比条件下的汽泡上升过 程模拟,模拟结果和 TP2D 的模拟结果具有较好的一 致性, 多相黏度模型在描述汽泡上升速度方面表现出 较好的潜力 [6] ;如图 3(d)所示,软件能够实现两个 独立汽泡融合的全过程模拟, 预测结果与实验观察结 果符合较好 [9] ;如图 3(e)所示,软件能够实现弹状 气泡上升行为模拟, 获得了汽泡的头部和尾部形态变 化规律;如图 3(f)所示,软件能够实现气泡在水油 两相流中的上升分离全过程模拟, 模拟结果揭示了气 泡尺寸、液体密度比、相界面张力对传质特性的影响 规律 [7] ;如图 3(g)所示,软件能够实现封闭气液空 间中的气泡流动行为模拟, 模拟获得了气泡脱离流体 时气液界面波动情况和气泡的撕裂过程。 粒子法模拟得到的气泡直径 [10] 与气泡上升速度 [12] 等宏观数据与实验结果符合较好, 与网格法具有同 等精度,在相界面的处理上 PANDA-BD 则更精细。…”
Section: 扰动和处理复杂界面运动的能力, 显著提高数值稳定 性。建立了粒子法大规模高效并行计算方法,开发了unclassified
“…图 3 PANDA-BD 在两相流中的应用模拟. (a) 竖直壁面汽泡成核生长及滑移脱离过程模拟 [10] ; (b) 汽泡冷凝溃灭过程模拟 [11] ;(c) 大密度比汽泡上升过程模拟 [6] ; (d) 汽泡融合过程模拟 [13] ; (e) 弹状汽泡上升过程模拟 [12] ; (f) 气泡在水油两相流中的 上升分离过程模拟 [7] ; (g) 封闭气液空间中的气泡流动行为模拟…”
Section: 扰动和处理复杂界面运动的能力, 显著提高数值稳定 性。建立了粒子法大规模高效并行计算方法,开发了unclassified
“…Numerical simulation methods of bubble motion have been extensively studied by many researchers, such as volume-of-fluid (VOF) method [2][3], level set method [4], lattice Boltzmann method [5], smooth particle hydrodynamics (SPH) method [6], an improved numerical algorithm for front tracking method [7] and moving particle semi-implicit (MPS) method [8], etc. The rising trajectory of a single bubble is related to the fluid properties.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…Travis et al [24] studied the effect of initial bubble diameter on bubble growth rate in immiscible liquids. Dong et al [8] analyzed the mass transfer effect of a single bubble at the interface of two immiscible liquids by MPS method, and found that when the viscosity ratio of the two liquids was 2.5, the lower liquid carried by the bubble to the upper liquid.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…However, because of insufficient accuracy of liquid-liquid interfacial tension calculation, this model cannot demonstrate the thin film rupturing surrounding the bubble. Dong et al [28] used another particle method called moving particle semiimplicit (MPS) to simulate this phenomenon. They reported all previous findings and proved the validity of their model.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%