激波誘導氣相流場中的顆粒群輸運規(guī)律研究.pdf

1、氣固兩相流現(xiàn)象在許多領域中普遍存在，相關基礎研究對于粉末的無針注射、超音速冷噴涂、粉末滅火等技術研發(fā)和工程應用意義重大，所以研究激波誘導氣相流場中的顆粒群輸運規(guī)律具有較高的學術和實際應用價值。
　　 本文利用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究激波驅(qū)動下顆粒群加速運動規(guī)律。為了實現(xiàn)顆粒群加速效果的優(yōu)化，實驗基于現(xiàn)有的水平激波管裝置設計加工了三種不同類型的噴嘴，分別針對亞音速、跨音速和超音速氣流進行加速，值得注意的是，在設計噴嘴的過程

2、中，采用了等熵計算與數(shù)值粘性修正相結(jié)合的方法。實驗為了達到加速不同分區(qū)波后氣流的效果，被驅(qū)動段后采用了兩種管道連接方式。通過處理動態(tài)壓力測量結(jié)果和高速攝影拍攝照片得到相關實驗參數(shù);通過改變驅(qū)動氣體、鋁膜厚度、顆粒粒徑、裝載比、噴嘴類型等因素，來定量比較和定性分析單個因素變量下的微米級顆粒群平均速度和平均加速度，從而總結(jié)出實驗參數(shù)與顆粒群加速效果之間的關系。對于不同類型的噴嘴，當波后氣流在噴嘴內(nèi)得到持續(xù)加速時:隨著鋁膜厚度的增大，顆粒群的

3、加速效果越來越好;不同驅(qū)動氣體作用下，開始運動階段氦氣驅(qū)動下顆粒群加速效果比氮氣下的好，但之后氮氣驅(qū)動下顆粒群加速效果很快出現(xiàn)了反超的現(xiàn)象;當顆粒粒徑增大到一定時，受到的慣性力作用較大，顆粒群的加速效果變好;隨著裝載比的減小，顆粒群的平均速度會逐漸增大，但平均加速度不會逐漸增大。
　　 在數(shù)值計算方面，基于ANSYS FLUENT 13.0軟件平臺，采用其DPM模型考慮激波誘導氣固兩相流場中的相間相互作用，由于顆粒阻力系數(shù)是決定