下降液膜二维剪切表面波的稳定性研究

论文摘要

当气液界面有同向或反向气体掠过时，气液界面存在切应力，必然影响到液膜的水动力学特性和流动稳定性特征。本文建立了沿倾斜壁面下降的剪切液膜流动的二维控制方程组，对方程组进行量级分析，建立了剪切液膜流动的二阶边界层模型，应用线性稳定理论，比较了不同模型的适用范围。同时，基于一阶边界层模型，采用积分法和线性化理论，建立了沿倾斜壁面下降、表面有气流作用的液膜二维表面波扰动演化方程。由此演化方程，获得剪切液膜流动稳定性特征方程，分析了界面切应力、雷诺数、波数、表面张力、壁面倾角和流体物性等参数对液膜流动稳定性的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 液膜流体动力学特征
• 1.2.2 自由液膜表面波的稳定性
• 1.2.3 界面切应力对下降液膜流动的影响
• 1.3 研究内容
• 第二章 下降液膜的流动模型
• 2.1 引言
• 2.2 理论分析
• 2.3 下降液膜流动模型的简化
• 2.3.1 一阶边界层模型
• 2.3.2 二阶边界层模型
• 2.4 线性稳定性比较
• 2.4.1 基于O-S方程的稳定性特征方程
• 2.4.2 基于一阶边界层模型的稳定性特征方程
• 2.4.3 基于二阶边界层模型的稳定性特征方程
• 2.4.4 稳定性分析结果与讨论
• 2.5 剪切液膜运动学特征
• 2.6 本章小结
• 第三章 二维剪切液膜表面波的演化方程
• 3.1 引言
• 3.2 积分方程
• 3.3 双波方程
• 3.4 本章小结
• 第四章 剪切液膜二维表面波的线性稳定性
• 4.1 引言
• 4.2 稳定性分析
• 4.2.1 流动稳定性定义
• 4.2.2 液膜稳定性特征方程
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 扰动增长率和波速与波数的关系曲线
• 4.3.2 中性稳定性曲线
• 4.3.3 最危险波的稳定性曲线
• 4.3.4 扰动增长率和波速与波数比的变化曲线
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况