FLUENT虹吸现象模拟与实验

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1 前言

虹吸(siphonage)是利用液面高度差的作用力现象，将液体充满一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出（——来自360百科），之前我们做了一个虹吸的案例，感兴趣的读者可以点击文末“阅读原文”查看。最近给孩子做了一个虹吸的实验装置，于是想继续做一个案例，只是将高位容器的出口封闭，那么随着液位下降，容器内将出现负压，根据伯努利方程，当高位差不足以克服高位容器的负压时，虹吸将被终止。

2 建模与网格

建立如下二维水箱和水管模型，水箱尺寸为200mm×200mm，水管直径10mm。水管从水箱中心插入水里，并且距离水箱底部50mm，水箱的初始水位为100mm。水管里充满了水，水管出口位于水面以下，这样插入水箱后便可再虹吸作用下将水箱的水排出。划分四边形网格，节点数13352。这里为了便于初始化，在插入水箱的水管端面建立了一条线，但是其边界条件为interior，通过该线将整个计算域划分为水箱和管道两个域。