直管內流體-顆粒螺旋流動的三維數值分析.pdf

1、螺旋流問題是日常生活和生產實踐中經常出現的一種流動形式，由于流線彎曲、流動斜交，使流動變得十分復雜。研究流體-顆粒兩相螺旋流是一個很有生產實際意義的課題。隨著計算機技術的日益提高，數值方法成為目前研究流體-顆粒兩相螺旋流問題的一種有效方法。本文采用歐拉-拉格朗日的數值方法，對圓管中流體-顆粒兩相螺旋流進行了數值研究。 首先給出單相螺旋流流場在三維圓柱坐標下的修正 湍流模型的控制方程，得出控制方程組的通用形式。對單相螺旋流流場數值

2、求解的基本方法與有關問題進行了分析。在三維圓柱坐標下，利用有限體積法推導離散方程；在軸向與徑向用三對角矩陣法（TDMA），在周向采用循環(huán)三對角矩陣法（CTDMA），采用交替方向亞松弛疊代法（ADI）求解方程；推導同位網格下的壓力修正方程，用SIMPLE算法處理速度與壓力的耦合；為加速收斂，采用適當的松弛因子。編程計算水平圓管內螺旋氣流的流動參數并與實驗數據對比，結果表明修正 湍流模型在近入口處基本上能預測出中心區(qū)、環(huán)形區(qū)和近壁區(qū)的流動特

3、性，在遠離入口弱旋流區(qū)域對軸向速度的預測符合實際情況，但是出現對周向速度修正過大的現象。另外對水平圓管中三種非軸對稱切向入流按軸對稱近似計算時進行數值比較分析，發(fā)現三種非軸對稱切向入流條件下在近入口處出現很大的偏差，這種偏差不能忽視；而經過充分的發(fā)展之后，這種差別將被抹平，即在離入口較遠的區(qū)域各種情況的計算結果與軸對稱條件比較差別不大。 討論固體顆粒在水平圓管的螺旋流流場中受力情況與運動分析，不考慮顆粒對流場的影響，僅考慮流場對