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題.文中采用大渦模擬(LES)方法對攜帶相流場進行數(shù)值模擬,同時基于Lagrange粒子軌跡追蹤方法來獲得擴散相粒子的運動軌跡和速度,研究探討了粒子在流場中的統(tǒng)計行為以及在考慮雙向耦合(two-way coupling)時顆粒對流場特性的影響.該文首先忽略擴散相粒子對于攜帶相流場的影響,即采用單向耦合(one-waycoupling)的方法,對在豎直槽道間充分發(fā)展的兩相湍流進行了數(shù)值模擬,并驗證了

2、計算程序的可靠性.計算結果表明,粒子在流場中的行為取決于流場的特性和粒子的物理性質.通常,對于Stokes數(shù)較小的粒子,它的流場跟隨性較好.而對于Stokes數(shù)較大的粒子,跟隨性較差,這時粒子在流場中的統(tǒng)計特性,比如流向平均速度、脈動量等,都存在自身的規(guī)律,并與攜帶相流場有明顯的區(qū)別,特別是大Stokes數(shù)粒子在流場中的分布表現(xiàn)出明顯的隨機分布趨勢.該文進一步研究了存在流向振蕩壓力驅動的豎直槽道振蕩兩相湍流問題,計算分析了擴散相粒子隨振

3、蕩流場的演化過程,并討論了擴散相粒子在流場中的瞬時分布與流場脈動量分布之間的關系.擴散相粒子在振蕩槽道湍流中的統(tǒng)計量,如流向平均速度、脈動量、粒子在流場中的分布等,將出現(xiàn)相位遲后現(xiàn)象,而粒子的這種相位遲后效應不僅依賴于流場的振蕩參數(shù),也依賴于粒子的Stokes數(shù).由于小Stokes數(shù)粒子能夠很好的跟隨流場振蕩,其各種物理量的相位遲后明顯,與振蕩流場的遲后效應類似;對于大Stokes數(shù)粒子,由于它跟隨流場振蕩的能力較弱,其各種物理量的相位

4、遲后效應不夠明顯.同時,計算結果還表明,粒子在流場中分布密度與流場在當時當?shù)氐拿}動量存在一定關系.一般而言,粒子趨向集中于流場脈動量較小的區(qū)域,而在流場脈動量較大的區(qū)域分布密度則較小.最后,該文還研究了粒子與流動的雙向耦合問題,分別考察了Reτ=180和Reτ=640兩種情況下槽道兩相湍流的流動情況.在攜帶相控制方程中引入粒子對流場作用力的附加項,即所謂粒子影響項,來考察擴散相粒子對流場的影響.同時,為了用大渦模擬的方法來獲得攜帶相流場