两相紊流流动中颗粒碰掸撞的拉格朗日数值模拟

摘要

本文以稳定、均匀的气-固两相紊流颗粒弥散的拉格朗日模拟算法为基础，在不同的弹性系数下，分别对两相流动进行了数值模拟。此外，还将王建军所提出的拉格朗日时间关联尺度的求法[1]应用到考虑颗粒碰撞的两相流动数值模拟中，通过对各向同性两相流的模拟，本文验证了拉格朗日时间关联尺度求法的有效性，并且在考虑颗粒碰撞的情况下对各向异性两相流进行了模拟。具体的模拟方法是：在一个根据颗粒浓度确定的局部区域内投放有限数颗粒，然后进行模拟计算，同时在每一时间间隔内考察颗粒碰撞的或然性，然后由颗粒碰撞动力学理论算出碰撞后颗粒速度大小和方向的变化，并对计算中相应的流体微元的位置和速度进行修正计算。最后将试验结果和lavieville用大涡模拟LES(LargeEddySimulation)对一稳定、均匀的气固两相紊流所做的模拟结果进行对比。
　　 通过对比表明，不同的弹性系数下的模拟结果有很大的差别，并且对不同方向的速度方差和速度关联的影响是不同的，明确了其对两相流动数值模拟的重要性；同时还验证了采用王建军所提出的拉格朗日时间关联尺度的求解方法下的颗粒碰撞更加符合实际情况。本文对于两相流动的数值模拟的进一步研究有一定的参考价值

目录

文摘

英文文摘

第1章 序言

1.1 两相流研究的意义

1.2 气固两相流模拟的研究背景

1.3 两相流动的研究方法

1.3.1 研究两相流动的手段

1.3.2 数值模拟两相流动颗粒弥散的两种方法

1.4 考虑颗粒碰撞的气固两相流的模拟

1.4.1 考虑颗粒碰撞的两相流模拟的必要性

1.4.2 颗粒碰撞模型的概述

1.5 本文的研究目的及方法

1.6 论文结构

第2章 两相流动颗粒弥散数值模拟的拉格朗日方法

2.1 两相流动中要解决的问题

2.2 数值模拟两相流动的模型综述

2.3 数值模拟两相流动中颗粒弥散的拉格朗日方法

2.3.1 拉格朗日方法概述

2.3.2 流体脉动速度的拉格朗日关联时间关联计算

2.3.3 颗粒运动方程

2.3.4 流体脉动速度的欧拉空间关联计算

2.4 拉格朗日方法模拟的经典实验概述

2.4.1 Snyder与Lumley的实验概述

2.4.2 Wells与Stock的实验概述

2.4.3 Lavieville的各项异性紊流剪切流模拟

第3章 考虑颗粒碰撞的颗粒弥散的模拟

3.1 颗粒的特性对碰撞的影响

3.1.1 颗粒相的物理特性

3.1.2 颗粒相的形状特性

3.2 颗粒碰撞的模拟

3.2.1 颗粒碰撞模型

3.2.2． 模型中对颗粒及碰撞的处理

3.2.3 颗粒碰撞动力学

第4章 模拟结果的对比验证

4.1 考虑颗粒碰撞情况下，不同拉格朗日时间关联尺度求解方法模拟结果的对比

4.2 不同颗粒弹性系数下模拟结果的对比分析

第5章 结论及展望

5.1 结论

5.2 课题研究前景的展望

参考文献

致谢