槽道湍流颗粒聚集形态研究

详细信息    查看官网全文

• 论文作者：姚易辰 ; 黄伟希 ; 许春晓
• 年：2016
• 作者机构：清华大学工程力学系;
• 论文关键词：壁湍流 ; 颗粒两相流 ; 平衡欧拉法 ; 倾向性聚集
• 会议召开时间：2016-10-26
• 会议录名称：2016年全国环境力学学术研讨会摘要集
• 语种：中文
• 分类号：O357.5
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：2016年全国环境力学学术研讨会
• 会议地点：中国江苏苏州
• 主办单位：中国力学学会环境力学专业委员会、江苏省力学学会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：500k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

本文采用一种适用于求解高密度比、低体积分数气固两相流的快速欧拉方法(Ferry&Balachandar,2001),对Re_τ=540的含沙槽道湍流进行了直接数值模拟,颗粒与流体的密度比取为1000,颗粒Stokes数为1。在该方法中,颗粒速度场v仅关联于其当地局部流场u,同时颗粒浓度c分布由连续方程确定,v=u+(1-β)[-aτ+(Da/Dt+a·▽u)τ~2+O(τ~3)](1)c/t+▽·(cv)=0(2)其中β为密度比参数,a=Du/Dt-g,τ为颗粒松弛时间。因而该方法具有计算高效的优势。通过与现有的颗粒场标准算例进行对比,对本文方法进行了验证。本文对比了颗粒浓度场结构与速度场结构的差异,并着重分析了颗粒倾向性聚集的分布形态。整体上,颗粒由于惯性影响会在高剪切低涡量处聚集。在近壁区域,高浓度场形成极细长的流向条带状结构,如图1所示,并且浓度脉动受到外区大尺度结构的调制。在对数区及以上区域,浓度场呈现沿流向抬升的细长椭球体结构,并随着与壁面距离增大,结构逐渐趋向于各向同性并且抬升角度增加。颗粒场的聚集度通过相关维数,径向分布函数等参数进行了定量考量。

引文