重力对水平两相湍射流中颗粒行为影响的大涡模拟研究

摘要

采用大涡模拟研究了重力对空间发展的的水平两相平面湍射流中颗粒运动的影响。气相场用Euler方法求解，通过大涡模拟直接求解大尺度涡运动的Navier-Stokes方程，小尺度涡采用Smagorinsky亚格子模式模拟。颗粒相的运动采用Lagrangian方法直接求解。射流Re数为11，300。模拟发现，对于St＜＜及St～O（1）的颗粒，其在平面射流下游的扩散规律对重力的影响不敏感。随着颗粒数的增大，重力对平面射流下游颗粒扩散特性的影响逐渐明显，但共作用效果还明显地与两相入流滑移系数的大小有着直接联系。在小两相入流滑移系数情况下，对下St～O（10）的颗粒，颗粒在重力作用下的沉降过程还受到了湍流拟序结构的作用；而重力作用导致的更大St数颗粒的沉降，将引起固相粒子在射流下游的非对称扩散，但是这种扩散既不同于均匀各向同性湍流中小粒度颗粒的梯度扩散，也未呈现出受到湍流拟序结构影响的特征。