液滴撞击自由液面过程的数值模拟研究
来源：核动力工程杂志2025年第4期北京时间：
作者：陈青山, 王明军, 田野, 郭凯伦, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉
单位：1.西安交通大学核科学与技术学院核反应堆热工水力研究室，西安，710049；2.中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室，成都，610213；
摘要：稳压器的雾化和喷淋对核动力设备的安全运行有着十分重要的作用。研究喷淋液滴撞击稳压器自由液面的过程可以从单个液滴撞击液面入手，揭示其基本规律和现象，从而为稳压器喷淋中液滴连续撞击液面的研究提供理论基础。对基于Fluent的DPM-to-VOF（DTV）方法进行了数值模拟和分析。通过流体体积分数方法（VOF）验证了DTV方法的准确性，系统研究了不同直径和不同初速度液滴对液坑和液柱主要尺寸的影响规律，并详细揭示了液面波动的演变过程，对液膜波动细节进行了精确捕捉。研究表明，增大液滴直径或增加液滴速度会加剧液面的干扰，导致液坑尺寸增大、液柱高度增加，可能产生一次液滴和二次液滴；同时，对不同工况下的流动分布情况进行了综合分析，发现在大韦伯数（<i>W</i>e） 和小弗劳德数（<i>Fr</i>）区域，液面干扰较为显著，定量分析了<i>H</i><sub>K</sub>/<i>d</i><sub>0</sub>、<i>L</i><sub>K</sub>/<i>d</i><sub>0</sub>和<i>H</i><sub>Z</sub>/<i>d</i><sub>0</sub>随<i>We</i>和<i>Fr</i>的变化规律，为理解和优化稳压器喷淋过程提供了重要的理论基础。
关键词：DPM-TO-VOF(DTV), 液滴撞击, 液坑液柱演变, 液面波动
基金资助：中核集团领创科研项目
