帶顆粒的兩相槽道湍流的大渦模擬研究.pdf

1、該文數(shù)值研究了帶顆粒的豎直槽道兩相湍流問(wèn)題.文中采用大渦模擬(LES)方法對(duì)攜帶相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,同時(shí)基于Lagrange粒子軌跡追蹤方法來(lái)獲得擴(kuò)散相粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度,研究探討了粒子在流場(chǎng)中的統(tǒng)計(jì)行為以及在考慮雙向耦合(two-way coupling)時(shí)顆粒對(duì)流場(chǎng)特性的影響.該文首先忽略擴(kuò)散相粒子對(duì)于攜帶相流場(chǎng)的影響,即采用單向耦合(one-waycoupling)的方法,對(duì)在豎直槽道間充分發(fā)展的兩相湍流進(jìn)行了數(shù)值模擬,并驗(yàn)證了

2、計(jì)算程序的可靠性.計(jì)算結(jié)果表明,粒子在流場(chǎng)中的行為取決于流場(chǎng)的特性和粒子的物理性質(zhì).通常,對(duì)于Stokes數(shù)較小的粒子,它的流場(chǎng)跟隨性較好.而對(duì)于Stokes數(shù)較大的粒子,跟隨性較差,這時(shí)粒子在流場(chǎng)中的統(tǒng)計(jì)特性,比如流向平均速度、脈動(dòng)量等,都存在自身的規(guī)律,并與攜帶相流場(chǎng)有明顯的區(qū)別,特別是大Stokes數(shù)粒子在流場(chǎng)中的分布表現(xiàn)出明顯的隨機(jī)分布趨勢(shì).該文進(jìn)一步研究了存在流向振蕩壓力驅(qū)動(dòng)的豎直槽道振蕩兩相湍流問(wèn)題,計(jì)算分析了擴(kuò)散相粒子隨振

3、蕩流場(chǎng)的演化過(guò)程,并討論了擴(kuò)散相粒子在流場(chǎng)中的瞬時(shí)分布與流場(chǎng)脈動(dòng)量分布之間的關(guān)系.擴(kuò)散相粒子在振蕩槽道湍流中的統(tǒng)計(jì)量,如流向平均速度、脈動(dòng)量、粒子在流場(chǎng)中的分布等,將出現(xiàn)相位遲后現(xiàn)象,而粒子的這種相位遲后效應(yīng)不僅依賴(lài)于流場(chǎng)的振蕩參數(shù),也依賴(lài)于粒子的Stokes數(shù).由于小Stokes數(shù)粒子能夠很好的跟隨流場(chǎng)振蕩,其各種物理量的相位遲后明顯,與振蕩流場(chǎng)的遲后效應(yīng)類(lèi)似;對(duì)于大Stokes數(shù)粒子,由于它跟隨流場(chǎng)振蕩的能力較弱,其各種物理量的相位

4、遲后效應(yīng)不夠明顯.同時(shí),計(jì)算結(jié)果還表明,粒子在流場(chǎng)中分布密度與流場(chǎng)在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拿}動(dòng)量存在一定關(guān)系.一般而言,粒子趨向集中于流場(chǎng)脈動(dòng)量較小的區(qū)域,而在流場(chǎng)脈動(dòng)量較大的區(qū)域分布密度則較小.最后,該文還研究了粒子與流動(dòng)的雙向耦合問(wèn)題,分別考察了Reτ=180和Reτ=640兩種情況下槽道兩相湍流的流動(dòng)情況.在攜帶相控制方程中引入粒子對(duì)流場(chǎng)作用力的附加項(xiàng),即所謂粒子影響項(xiàng),來(lái)考察擴(kuò)散相粒子對(duì)流場(chǎng)的影響.同時(shí),為了用大渦模擬的方法來(lái)獲得攜帶相流場(chǎng)