论文部分内容阅读
光滑粒子流体动力学方法(SPH)是最近发展比较快的一种无网格的数值模拟方法，特别适合于研究多相流等复杂的流体问题。现有的SPH方法已经成功应用于不可压缩流体如水坝坍塌，液滴变形，固体入水等自由表面问题，也已经应用于气体爆炸，星云运动等可压缩流体的流动问题。但是，将SPH方法应用于蒸发等液体和气体共存的多相流研究还没有深入。本论文将提出一种改进的SPH多相流模型。拟采用压力状态方程求解可压缩的气体；对于不可压缩的液体，将利用泊松方程实现压力场和速度场的耦合求解，解决常用的弱可压缩SPH方法用于不可压缩流体计算时存在密度变化和时间步长受限的问题。利用该方法，研究了高温气体环境下的液滴受到周围气体的气动力，表面产生的皱褶和对流传热，以及液滴内部的热传导过程。当表面温度达到沸点时，研究了液体的蒸发过程，即液体中的部分SPH粒子挣脱周围液体的作用力而进入气体中运动和扩散的过程。该方法可以直接模拟液体到气体的相变过程，计算结果将用于修正蒸发燃烧热流密度和质量流密度的经验模型。