气固两相流中基于碰撞的颗粒团聚的数值模拟

摘要

该文在研究现有的两相流数学模型的基础上,用直接Monte-Carlo（DSMC）方法对水平通道内气固两相流进行了数值模拟.文中采用Monte-Carlo方法将颗粒自由运动和颗粒之间碰撞进行解耦,在积分步长Δt的时间内计算颗粒的自由运动,在Δt时刻末考虑颗粒间的碰撞,用非弹性带摩擦的一般碰撞来处理颗粒之间、颗粒与壁面之间的碰撞,并计算碰撞后颗粒的速度.文章在所建立的气固两相流数学模型的基础上,模拟了水平通道内的气固两相流场,再现了颗粒团的存在,数值结果表明通道内的颗粒浓度分层分布的,颗粒相的初始浓度对颗粒团聚的产生有着很大的影响.计算过程还表明DSMC方法具有计算方便、节省时间、与真实情况较为符合等优点.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

§1.1颗粒团聚的研究概况

§1.2多相流数学模型的研究进展

§1.3直接数值模拟法的发展

§1.4本文的主要研究内容

第二章 气固两相流气相湍流的数学模型

§2.1数学模型的选取

§2.2描述管内气体单相流动方程及k-ε模型

§2.3气相湍流场的边界条件的处理

§2.3.1进口条件

§2.3.2出口条件

§2.3.3固壁条件

第三章 同位网格上二维流动问题的数值解法

§3.1数值解法简述

§3.2同位网格上控制方程组的离散化

§3.3同位网格上控制方程组的求解

§3.3.1控制面上速度的计算

§3.3.2二维同位网格上压力修正方程的建立

§3.3.3控制方程组的求解步骤

第四章 气固两相流颗粒相的数学模型

§4.1颗粒相模型的研究概况

§4.2 Monte-Carlo方法

§4.3颗粒运动计算

§4.3.1颗粒的受力分析

§4.3.2颗粒运动方程的求解

§4.4颗粒碰撞过程的计算

§4.4.1颗粒之间碰撞概率的计算

§4.4.2颗粒碰撞动力学

§4.4.3颗粒与壁面的碰撞

§4.5模型参数的确定

§4.5.1单元尺寸的确定

§4.5.2时间步长的确定

第五章 计算程序及算例分析

§5.1数值模拟程序模块简介

§5.2计算实例介绍

§5.3数值模拟结果及结果分析

第六章 结论与展望

参考文献

致谢