NUMERICAL STUDY OF PARTICLE DISTRIBUTION IN WAKE OF LIQUID-PARTICLE FLOWS PAST A CIRCULAR CYLINDER USING DISCRETE VORTEX METHOD

Particle-laden water flows past a circular cylinder were numerically investigated. The discrete vortex method (DVM) was employed to evaluate the unsteady water flow fields and a Lagrangian approach was applied for tracking individual solid particles. A dispersion function was defined to represent the dispersion scale of the particle. The wake vortex patterns, the distributions and the time series of dispersion functions of particles with different Stokes numbers were obtained. Numerical results show that the particle distribution in the wake of the circular cylinder is closely related to the particle's Stokes number and the structure of wake vortices: (1) the intermediate sized particles with Stokes numbers, St, of 0.25, 1.0 and 4.0 can not enter the vortex cores and concentrate near the peripheries of the vortex structures, (2) in the circular cylinder wake, the dispersion intensity of particles decreases as St is increased from 0.25 to 4.0.     

液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒扩散分布的离散涡数值研究

基于离散涡方法求得的非定常水流场和颗粒的Lagrange运动方程，数值模拟了稀疏液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒的扩散分布．获得了流动的涡谱与3种不同St数颗粒（St=0．25，1．0，4．0）在流场中的分布．通过引入扩散函数来定量表示颗粒在流场中的纵向扩散强度，并计算得到了不同St数颗粒的扩散函数随时间的变化．数值结果揭示出了液固两相圆柱绕流尾迹中的颗粒扩散分布与颗粒的St数和尾涡结构密切相关：1）中小St数（St=0．25．4．0）颗粒在运动过程中不能进入涡核区，而在旋涡结构的外沿聚集，且颗粒的St数愈大，其越远离涡核区域；2）在圆柱绕流尾迹区域内，中小St数（St=0．25．4．0）颗粒的纵向扩散强度随其St数的增大而减小．     

高含沙水流的紊动粘性系数研究及其应用

基于张红武的“紊流涡团模式”和采用高精度的流速垂向分布表达式,建立起高含沙水流的紊动粘性系数计算公式。应用此公式计算泥沙连续性方程中的泥沙扩散系数,得到了与测试资料相符合的含沙量垂线分布规律;进一步,将建立起的紊动粘性系数计算公式应用于黄河下游平面二维泥沙数学模型中,以封闭水沙控制方程,并选择1982年洪水和花园口至夹河滩河段开展数值仿真,计算出的洪水流量过程、水位过程及主流线等与实测资料基本一致。应用结果表明本研究中所建立的紊动粘性系数计算公式可用于高含沙水流的理论分析和模拟计算中。     

建筑物周围绕流流场的三维数值模拟

运用κ-ε双方程湍流模型数值模拟了单个建筑物周围的空气流场,数值模拟结果与S.Muralami等人风洞实 验结果基本一致,在此基础上又模拟了一组建筑物群绕流的三维流场。     

液固两相流中流体旋涡对固体粒子运动影响的数值研究

基于离散涡方法求得的非定常、不稳定流场和颗粒的Lagrangian运动方程,数值计算了四种St数下的泥沙粒子在圆柱绕流场中的运动。计算结果证明了颗粒运动与流体旋涡存在着明确的相关结构：在钝体（圆柱）表面附着泥沙,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,带动钝体表面泥沙起浮。对于小St数（0．15～0．59）与中等St数（1．33～2．36）的泥沙颗粒被流体旋涡所带起,井被卷入流体旋涡结构内,被卷入流体旋涡结构内的泥沙颗粒在运动过程中始终分布于旋涡区,即在旋涡区聚集。