1、問題介紹

氣液兩相管流在石油、化工、能源、制冷等工業(yè)領(lǐng)域中大量存在。氣泡在生存發(fā)展過程中往往會(huì)導(dǎo)致噪聲和引起管道振動(dòng)，自來水管路中如有空氣時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生嘯叫聲和管道劇烈振動(dòng)。掌握流動(dòng)過程中氣泡的生成、發(fā)展及其破裂等動(dòng)力規(guī)律是控制氣液兩相流氣動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。

為了實(shí)現(xiàn)在一段管道中大量初始?xì)馀莸碾S機(jī)分布（如圖1所示），通過Fluent的journal文件結(jié)合matlab程序實(shí)現(xiàn)。

圖1 管道示意圖

2、實(shí)現(xiàn)思路及過程

Fluent的journal文件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Fluent的自動(dòng)操作，一行journal文件代碼對(duì)應(yīng)Fluent中一個(gè)操作步驟。通常情況下，在初始化過程中，在region中指定氣泡坐標(biāo)和大?。ò霃剑梢酝ㄟ^一次Patch完成一個(gè)初始?xì)馀?，但如果要?shí)現(xiàn)上百個(gè)氣泡的隨機(jī)分布則工作量太大（如圖2-3）。

圖2 Region操作	圖3 Patch操作

為了實(shí)現(xiàn)大量隨機(jī)分布，通過matlab的rand或者randn函數(shù)隨機(jī)生成指定范圍內(nèi)氣泡的位置（X，Y，Z）和半徑r，rand函數(shù)實(shí)現(xiàn)比較均勻的隨機(jī)分布，randn則實(shí)現(xiàn)符合正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)分布（如圖4）。

圖4 Matlab程序?qū)崿F(xiàn)300個(gè)氣泡位置和大小的隨機(jī)

之后通過for循環(huán)，將每一個(gè)氣泡的坐標(biāo)和大小導(dǎo)入到一次region和patch操縱對(duì)應(yīng)的journal文件代碼中。生成300段journal文件代碼，matlab保存為txt文件，之后將文件后綴名字改為.jou，則可以導(dǎo)入Fluent中，生成所有的氣泡。

圖5生成journal文件程序

導(dǎo)入Fluent后，查看氣體和液體相分布，圖6為300個(gè)氣泡的初始分布，對(duì)于不同的要求，可以在程序中調(diào)整氣泡數(shù)量和大小。

圖6 300個(gè)初始?xì)馀?/span>隨機(jī)分布在管道中

3、展望

對(duì)于上述方法和程序，還可以進(jìn)行改進(jìn)，例如氣泡大小的分布通常符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，為了實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)類似的分布，可以通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布的均值和方差，再通過matlab的lognrnd函數(shù)生成均值和方差一樣的對(duì)數(shù)正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)，使得氣泡大小分布更符合實(shí)際。

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