自由表面涡流动现象的数值模拟

为了研究自由表面涡流动规律，采用Fluent软件对这一层流流动现象进行了数值模拟。计算中运用流体体积（VOF）模型处理汽水交界面，得到了自由表面涡的流动结构和演化过程，旋涡发展状态与涡量之间的关系。在自由表面涡形成过程中，流体中心区域的涡量随时间不断增大。当涡量达到一定程度时，自由液面处开始出现旋涡，并不断向下延伸直至达到稳定。同时得到了涡核半径、涡核半径处最大切向速度、涡核处环量、涡核内切面速度梯度以及流场中各个速度分量随高度和时间的变化规律。计算结果为了解自由表面涡流动现象提供了一定的参考