固液两相流中的K-ε双方程湍流模式*

建立了固液两相流中更一般的K-ε双方程湍流模式。模化了固相和液相的连续方程、动量方程及K方程和ε方程。该湍流模型考虑了固液两相间速度的滑移,颗粒间的作用及相间作用。使用本文所建立的湍流模型,数值预测了一管湍流中的沙水混合流动,其预测结果与实验结果比较一致。     

密相液固两相湍流K-ε-T模型及其在管道两相流中的应用

为了准确预测密相液固两相湍流流动,建立了Ｋ－ε－Ｔ模型,推导了控制方程组。利用该模型对竖直上升管中的密相液固两相流动进行了数值模拟,得到了与实验值吻合较好的结果。     

宾汉流体稠密两相湍流流动中的二阶矩模型

建立的Bingham流体稠密两相流动的二阶矩-颗粒动力论湍流模型（USM-theta模型）既体现了两相的作用,又体现了屈服应力所引起的附加项,并提出了USM-theta模型下考虑浓度修正值影响的两相湍流流动的算法．利用该模型对圆管内Bingham流体的单相湍流流动、稠密液固两相的湍流流动进行了计算,并和五方程湍流模型进行了比较,结果表明该模型的预测效果更好．利用USM-theta模型对含颗粒的Bingham流体的两相湍流流动进行了模拟,随着屈服应力的增加,Bingham流体相与颗粒相在管道中心附近的主流速度减小．液固两相湍流和Bingham流体两相湍流的计算结果表明屈服应力引起的附加项对流动有很重要的影响．     

泥石流固液分相流速计算方法研究

泥石流固液分相流速是泥石流对岸坡、防治结构冲击、磨损机理的核心问题．将泥石流体简化为具有相同粒径的固相和具有相同力学性质的液相,基于泥石流体为沿流动方向的一维两相流体,运用两相流理论建立了泥石流固液分相流速控制方程．构建了泥石流平均压力、彻体力及平均表面力的计算方法,尤其通过浆体的Binhanm体流变方程、Bagnold颗粒相互作用试验成果建立了控制体平均表面力计算方法;建立了固液两相流速比例系数,以及理论固相流速与实际流速的比例系数．据此求解控制方程得到了固液分相流速计算方法,该方法既可同时适用于粘性泥石流和稀性泥石流,也可在泥石流爆发以后通过现场采集沉积物分析反求泥石流爆发期间的分相流速．工程实例分析显示,该方法计算结果与实测结果吻合较好．     

多孔介质平板通道发展传热中非局部热平衡时的温度分布特征

研究了多孔介质平板通道中,Darcy流体发展传热强迫对流非局部热平衡下,固相骨架和孔隙流体的温度分布特征．考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据非局部热平衡的两能量方程模型,得到了常壁温度时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解．证明了当两相间的热交换系数趋于无穷大时,两能量方程的温度解趋于局部热平衡时一能量方程的温度解．针对不同的无量纲参数,给出了固相和流相的温度分布状态,通过参数研究,揭示了非局部热平衡强迫对流时温度对无量纲参数的依赖关系．     

两相湍流色噪声PDF模型数值模拟

1 引言湍流两相流动双流体模型的关键问题是两相湍流模型．徐江荣在文献[1]中用色噪声方法来处理两相流中的湍流,将流体脉动速度看着色噪声,从颗粒运动的朗之万方程出发,对流体脉动速度用扩维法来推导两个不同层次的PDF输运方程,通过高斯过程假设和高斯分部积分解决PDF方程的封闭问题,从而推导出双流体模型方程．这些方程都具     

血液流动模拟方法对比分析

对现有主要血液流动模拟方法进行了对比研究.以单个直血管为研究对象,分别用牛顿单相流模型、非牛顿单相流模型、液固两相流剪切稀化模型、液固两相流颗粒动力学模型和血液两相流修正模型计算了血液流场,然后对比了五种模型模拟得到的血液动力学参数:血液流速、红细胞体积分数、流体粘度和壁面剪切应力.结果表明:血液组成和粘度方程的选择对血液速度场计算结果有明显影响;流体本构方程和升力公式对壁面剪切应力计算结果均有明显影响;液固两相流颗粒动力学模型计算得到的血液粘度远偏离正常的血液粘度,模型不适用于模拟稳态血液流动;血液两相流修正模型可以较准确模拟红细胞在血管内的径向分布及其影响.研究结果可为今后相关研究中血液模拟方法的选择提供指导.     

双尺度二阶矩颗粒相湍流模型经验系数的影响

基于将颗粒脉动分成湍流引起的大尺度脉动和颗粒间碰撞产生的小尺度脉动的概念,建立了双尺度二阶矩两相湍流模型．用该模型对下行床内两相流动进行了数值模拟,颗粒体积浓度、平均速度的计算结果和实验数据吻合较好．分析了双尺度二阶矩两相湍流模型经验系数变化对预报结果的影响:在经验系数的一定变化范围内,预报结果并无明显的影响,但是变化范围增大,预报结果会产生较大变化．     

直圆管突扩通道内宾汉流体湍流流场的数值研究

本文依据牛顿流体中建立的标准ｋ＿ε湍流模型这一基本思想，考虑宾汉流体的本构方程，建立了适用于求解宾汉流体湍流流动的控制方程·采用压力修正算法，实现了宾汉流体速度场与压力场的关联·在理论研究基础上，对直圆管突扩通道内宾汉流体湍流流动进行了数值研究，并探讨了直圆管突扩通道内宾汉流体湍流流动机理·     

再论二相流基本方程——关于固相碰撞应力的讨论

论述了:( 1 )相界面上有两种彼此独立的相互作用 :相间相互作用和碰撞相互作用 ,相界面上的间断关系可作相应的分解 ;( 2 )颗粒中的应力可分解为本底应力和碰撞应力 ,它们分别对应于相界面上的相间作用和碰撞作用 ;( 3)通过相界面 ,碰撞应力没有间断 ,因此 ,对于它 ,导数的平均值等于平均值的导数 ;( 4)基本方程中的固相应力应包含碰撞应力 ,而相间力表达式中的固相应力只含本底应力 .通过这些论述 ,将Drew和Ishii等发展起来的一种相当严谨的推导二相流基本方程的方法 ,推广到浓密的二相流 ,得到了包括碰撞应力效应的二相流平均运动方程组.     

两相流中柱状固粒对流体湍动特性影响的研究

对含柱状固粒的两相流场,建立了包含柱状固粒对流场影响的流体脉动速度方程,在求解脉动速度方程的基础上,经平均得到流体的湍流强度和雷诺应力.将该方法用于槽流湍流场的求解,并与单相流实验结果进行了比较.计算中变化柱状固粒的参数,给出了固粒的体积分数、长径比、松驰时间对流场湍动特性的影响,说明粒子对流场的湍动特性起着抑制作用,其抑制的程度与粒子的体积分数、长径比成正比,与粒子的松弛时间成反比.     

颗粒湍能输运方程的两相湍流模型和平面闭式两相射流的数值模拟

在现有的两相湍流数值模拟中,对颗粒湍流普遍采用以局部追随概念为基础的代数模型,其预报结果在很多情况下与实验不符。本文提出了以颗粒湍能输运方程为基础的κ-ε-kκ两相湍流模型,并以平面闭式两相射流为例进行了数值模拟,预报结果与实验符合良好,表明此模型明显优于k-ε-A.P.的颗粒湍流代数模型。     

应用于非惯性系湍流模拟的扩展内禀旋转张量

研究扩展内禀旋转张量在非惯性系湍流模拟中的作用,特别是对代数Reynolds应力湍流模式(如非线性K-ε模式)的重要性．为此,采用几个近年来发展的非线性K-ε湍流模式模拟旋转坐标系下均匀剪切湍流,并且和大涡模拟的结果进行比较．计算结果和分析表明,需要发展更先进的非线性K-ε模式从而更好地描述非惯性系下的复杂湍流．     

水平环空井筒内流体携砂影响因素研究

基于流体动力学和液固两相流流动理论,建立了砂粒在环空液体中运移的流动模型.在忽略固相颗粒在液相中微观运动状况的基础上,通过数值模拟的方法,研究岩屑在不同流动参数下的运移规律,揭示砂粒在流体流动中的运动规律.研究结果表明,流体粘度和入口流量两个参数对固液两相流动中岩屑的运移影响较大.入口流量和流体粘度增加,流体对岩屑的携带作用增强,且携带的颗粒直径也变大.     

微极性多组分多孔介质材料的混合物理论

将描述多组分系统的复合混合物理论与微极性连续介质力学理论相结合,建立了描述微极性多组分多孔介质材料的混合物理论.假定系统由多组分的微极性弹性固体和多组分微极性粘性流体组成.给出由混合物理论建立的系统的平衡方程.依据热力学第二定律以及本构假设建立了系统的本构方程,并使场方程闭合.为考虑固相的压缩性,在液相自由能函数中引入液相体积分数作为内变量,得到动力相容条件,用以限制固、液两相界面压力差的变化.最后,基于线性化理论得到线性化的本构方程和场方程,建立了考虑介质微极性的热-水力-力学组分输运模型.此理论框架可以运用到可变形多孔介质中污染物、药物以及农药输运等问题中,所得到的微极性多组分多孔介质系统的闭合场方程经退化后,可变为固、流相都为单一组分的多孔介质系统场方程,它与Eringen得到的结果一致.     

在两相粘性跨音速喷管流动中薄层方程的一种隐式求解方法

本略去沿流动方向的粘性，将任意曲线坐标系中无量纲化的Ｎ－Ｓ方程简化为薄层方程。采用隐式近似因子分解法求解气相控制方程，采用特征线法跟踪颗粒，然后获得两相跨音速湍流充分耦合的数值方法。其中，颗粒尺寸是分级的，用参考平面中的拟特征线法处理喷管的粘性亚音速进口边界条件，湍流采用代数模型。该计算方法应用于火箭喷管两相粘流计算，并预估了固体火箭发动机的推力和比冲，计算与试验结果吻合很好。中还讨论了不同颗     

高浓度悬浮固粒对射流界面的粘性稳定性影响

该文首次利用双流体模型和扰动速度势理论,推得含高浓度悬浮固粒的射流界面粘性稳定性方程和对应的固气扰动速度比值方程．通过数值计算,得到了不同雷诺数及固粒属性的射流界面粘性稳定性曲线和对应的固气扰动速度比值曲线．在分析和比较所得的粘性稳定性曲线的基础上,得到了流场雷诺数及固粒特性对射流界面粘性稳定性影响的结论．同时,通过分析所得的固气扰动速度比值曲线,得到了流场雷诺数及固粒等效斯托克斯数对固粒跟随气流的扰动 性能的影响的结论．这些结论是首次在计入气流的粘性的条件下得到的,不同于文献［８］和文献［１０］相关的囿于无粘情形的研究,对于两相射流发展的认识和工程实际中实施对两相射流场的人工控制有重要意义．     

含悬浮固粒射流界面稳定性研究

利用气固两相耦合模型,理论推导出含悬浮固粒射流的稳定性方程,通过数值计算得到了两相射流稳定性特征曲线、固气扰动速度比值幅值曲线及固气相位差曲线,进而得到了关于固粒对流场中扰动增长和传播的影响及失稳过程中固粒扰动特性的结论。这些结论对于两相射流发展的认识和工程实际中实施对两相射流场的人工控制有重要意义。     

模型燃烧室冷态流场的数值研究

本文采用α-ε湍流模型对模型燃烧室内湍流冷态流场进行了数值分析.采用混合差分格式和SNIP方法进行数值求解.得到了燃烧室内回流区再附长度及速度分布的数值解.计算结果与有关文献的实验数据吻合较好.本文的工作可以作为建立突扩型燃烧室计算模型的基础.     

湍流速度和耗散率联合几率密度函数的输运方程

根据湍流动能耗散率满足对数正态分布的假定,给出耗散率的随机模型,并对速度的Langevin模型进行了修正,从而建立起完全封闭的湍流速度和耗散率联合几率密度函数的输运方程.为检验模型的可靠性,用Monte Carlo方法对输运方程进行了数值求解,给出衰变湍流和均匀剪切湍流的满意结果.