两相流中圆柱状粒子阻力的研究

将圆柱状粒子和圆球粒子建立等效关系，由等效面积法得到了作用在圆柱状粒子上的阻力，然后通过有限体积法对圆柱状粒子的阻力进行了数值求解，经比较发现，在层流状态时由等效面积法得到的圆柱状粒子的阻力要乘上一个1．5—2的常系数．     

平行双射流场纳米颗粒的形成与凝聚的研究

对平行双射流中H2SO4蒸气扩散进行了大涡模拟,给出了硫酸/水系统成核生成纳米颗粒及颗粒的凝聚过程中颗粒的分布特性,分析了燃料中硫的浓度、环境相对湿度以及射流Reynolds数对于颗粒浓度和粒径分布的影响.结果表明,硫酸/水系统会成核生成大量的纳米颗粒,在双管射流的中间和射流场周围,颗粒具有较高的浓度;颗粒的凝聚过程使颗粒的数量减少、直径变大;随着硫的浓度的增加,流场中的颗粒浓度有明显增加,而成核后形成的颗粒直径减小;环境湿度和Reynolds数的增大,有利于成核过程,因而导致形成更多的颗粒.     

Research on nucleation and coagulation of nanoparticles in parallel twin jets

The large eddy simulation method has been used to simulate the diffusion of H2SO4 vapor in the parallel twin jets.The distributions of number concentration and size of nanoparticles produced by nucleation and coagulation in sulfuric acid/water system are given.The functions of the sulfur content,relative humidity and jet Reynolds number are evaluated according to the distributions of number concentration and size of nanoparticles.The results show that the nucleation in sulfuric acid/water system produces large number of nanoparticles ,and gas-to-nanoparticle conversion mostly takes place in the middle and interface of the twin jets.The coagulation process of particles reduces the number concentration,while increases the mean particle size.For the case with higher sulfur content,more number and smaller size nanoparticles are produced by nucleation and coagulation.There is also a larger number of nanoparticles for the cases with higher relative humidity and jet Reynolds number.     

绕流直接数值模拟误差分析

对于无边界绕流问题的计算流体力学模拟通常是将物体置于“足够大”的槽道中，而通过不断改变槽道尺寸以及离散网格密度，后验对比方式来检查模拟误差。本文结合多种经典流场理论，提出一种简单的先验误差估计方法来确定槽道尺寸以及相应的网格分布。在此方法中，对于槽道尺寸的确定基于线性叠加原理（即在极小雷诺数下采用Stokes理论解叠加，而在其他雷诺数条件下采用势流理论解叠加），来估计槽道尺寸对绕流结果的影响。而对网格尺寸与分布，则是使用多项式逼近中的基本误差分析工具，应用到速度边界层，远场势流，以及Rankine涡等简单流动，从而确定整个绕流问题中的离散误差。为了验证前面的理论分析结果，本文模拟了相当大雷诺数范围内的二维翼型以及三维圆球绕流，所得数值结果非常好地验证了理论分析。结果表明，对于Stokes流动问题，槽道尺寸需要大约100倍于物体特征尺寸来保证其结果与无边界绕流相差不超过1%；而在雷诺数超过大约100时，槽道尺寸只需10倍（二维绕流）或者5倍（三维绕流）于物体特征尺寸来达到同等精度。在此先验误差估计方法可应用于一般化的绕流问题。     

双柱状颗粒在线性剪切流场中的动力学分析

为研究柱状颗粒在线性剪切流场中的运动状态和受力情况，本文以颗粒长径比为2，颗粒之间的初始距离ΔS_Py=4D为例，基于直接力浸入边界法数值模拟了双柱状颗粒在三维线性剪切流场中的运动过程。根据模拟结果分析了柱状颗粒周围流场参数分布，在考虑壁面对颗粒的影响和颗粒之间相互影响的条件下，研究了颗粒的受力和运动的变化，探索了流体曳力导致柱状颗粒迁移和转动的规律。研究结果表明，双柱状颗粒在线性剪切流场中易向速度大的流体区域运动；前后两颗粒运动状态和轨迹不同，颗粒之间距离较近时，曳力会产生较大的波动；只有当颗粒在壁面附近时，滞后颗粒才能追上领先颗粒，两颗粒发生牵引、翻滚和分离过程。