多组分颗粒稠密气固两相流动的数值模拟

基于气体分子运动理论和颗粒动理学方法，建立多组分颗粒气固两相流等温流动模型。模型考虑了颗粒相各组分颗粒温度的差异、气相与颗粒相以及颗粒相各组分之间的动量和能量的传递和耗散，以及相间作用。建立颗粒相粘性系数、颗粒相压力等物性参数计算模型。模拟计算颗粒相浓度、粒径分布等参数与实测值相吻合。     

旋转气固两相流动与分离数值模拟

针对旋转气固两相流分离及其应用问题,研究旋转气固两相流中尘粒的运动特性及分离效率,提出了分离效率的计算式.考虑尘粒间碰撞与并聚、喷水对尘粒间碰撞与并聚的影响,数值模拟研究旋转分离器内气固两相流场、尘粒运动特性及分离效率.研究结果表明分离器结构对流场和压力场有显著影响,且尘粒并聚有利于提高分离效率.     

浓淡燃烧器弯曲圆管内气固两相流动的试验研究

本文运用三维粒了动态分析仪（３Ｄ－ＰＤＡ）对竖直转水平弯管内气固两相流动特性进行了测量，得到了管内气相的速度分布以及颗粒的浓度分布；为进一步改善湾管的浓缩特性，在弯管入口处安装了一三角形滑块，对其管内的颗粒浓度分布也进行了侧量，并记录了弯管两侧的阻力特性。实验结果为人型电站锅炉燃烧器的设计和运行提供了依据。     

低颗粒浓度气固两相均匀剪切流

基于颗粒动理学方法，研究了低颗粒浓度气固均匀剪切流流动，建立颗粒压力张量表达式。理论结果表明压力分布呈现各向异性，并且是颗粒弹性恢复系数的函数。计算说明该理论预测的压力分布与Ｊｅｎｋｉｎｓ＆Ｒｉｃｈｍａｎ的分析结果是一致的。     

气固两相各向同性湍流的自适应网格模拟

气固两相湍流是一个复杂的多尺度,多物理场的难题.为了捕捉流场的小尺度涡以及其对颗粒的作用,传统上采用了静态的高分辨率网格,消耗极大的计算资源.本文基于小波算法对网格进行加密或疏化,从而实现网格的自适应.基于自适应网格的框架上,建立颗粒与流场分块的映射,搭建了欧拉-拉格朗日的气固两相流模拟的并行平台.通过对均匀各向同性湍...     

后台阶气固两相流动的大涡模拟

本文基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,开发了气固两相流动双向耦合求解器,并对Re=13800、颗粒直径为150μm的玻璃球的后台阶两相流动进行了计算。其中气相采用大涡模拟方法,用盒式过滤函数对流体相控制方程过滤求解。颗粒相采用拉格朗日方法对颗粒进行跟踪。将计算结果和实验数据进行对比,以此来检验颗粒受力计算模型和亚格子气固两相求解器的准确性。     

分级进风燃烧室内高温气固两相流动的PDA测量

本文建立了分级进风燃烧室高温气固两相流动的实验装置。利用三维激光粒子动态分析仪(PDA),测量了燃烧室内有气相燃烧的高温气固流动的两相瞬时速度场。得到了平均轴向与切向速度、轴向与切向脉动速度均方根值和轴向-切向脉动速度关联量的分布。     

DG方法求解可压缩气固两相流动

给出求解双向耦合可压缩气固两相流的间断有限元方法,对所得到的气固两相流方程组不需要采用分裂的方法离散,对气相、颗粒相方程及其对流部分和源项可以统一处理,两相都采用基于近似Riemann解的数值通量.数值模拟低压含尘激波管内的两相非平衡流动,并与平衡流、冻结流的结果进行比较.分析颗粒相的存在对气体运动的影响,及激波后松弛区域内两相间相互作用规律.发现颗粒质量比决定两相平衡后的最终状态,而颗粒直径决定两相流从非平衡到平衡的过渡过程,即不同尺寸颗粒对应的驰豫时间、松弛距离不同.结果表明：本文提出的计算方法对求解可压缩气固两相流是可行的,为研究复杂的气固两相流动问题奠定了基础.     

一种测量多相流流型的ECT图像重建算法

提出了一种新的电容层析成像图像重建算法-IMNSNOF算法.该算法在分析极小范数解的基础之上针对ECT逆问题的特点对其进行改进,并利用奇异值分解定理证明这种改进的数值稳定作用.在此基础上建立新的日标泛函,并在求解该泛函的过程中采用正则技巧对其进行改进确保数值解的稳定性.利用非闭合电极ECT传感器实测了多相流沿流向的流型...     

气固同轴撞击流干燥试验研究

撞击流干燥（Impinging Stream Drying,ISD）技术是强化相间传热传质和加快颗粒干燥过程的有效方法。通过在自行设计的同轴水平撞击流试验装置上对物料进行的一系列干燥试验,验证了空气温度、颗粒喂料速率、颗粒预热温度等操作参数和撞击距离、撞击室容积等结构参数对干燥性能的影响,获得了同轴撞击流干燥的一般规律...     

方腔内微细颗粒物运动特性的格子Boltzmann方法模拟

对Masselot and Chopard提出的模拟气固两相流动的格子Boltzmann-格子气(LBE-LGA)方法进行推广,能够反映两相间拖曳作用.利用该方法研究封闭方腔内的气固两相流运动特性,分析斯托克斯数St和模拟颗粒数目对颗粒群运动的影响,并与文献结果进行比较,表明LBE-LGA方法模拟颗粒运动是可行的.     

Self Similarity of Cross‐Stream Droplet Momentum Displacement in Dispersed Multiphase Flow

Analytical methods are developed and applied to droplet motion, as it relates to aircraft icing. Impinging droplets largely affect the heat balance at an iced aircraft surface, as well as the final ice shape. In this study, a similarity solution of the Eulerian droplet momentum equation is developed. Droplet motion near a flat plate is investigated with a similarity solution. By using scaling, sensitivity, order of magnitude and similarity methods, a momentum displacement of droplets (or particles) due to the presence of the solid surface is predicted. Self similarity of the droplet profiles is established, such that downstream propagation can be expressed in terms of a single independent coordinate. Limiting trends of momentum/drag induced and Blasius‐diffusion profiles are found to identify the spatial range encompassing the droplet motion. The predicted results are successfully compared against the scaling requirements.     

六分离器循环流化床内气固流动特性的LES-DEM研究

工业生产中通常采用多分离器布置的方案增大循环流化床的容量.本文采用大涡模拟-离散单元法(Large eddy simulation-Discrete element method,LES-DEM)对六分离器循环流化床内气固流动特性进行了全循环数值模拟研究。该方法在欧拉框架下求解流体的运动,在拉格朗日框架下追踪每个颗粒的运动。结果表明:六个旋风分离器回路中存在着气固分配不均现象,旋风分离器的轴对称布置方式优于中心对称布置方式.提升管内呈现强烈的颗粒聚团行为,颗粒团的体积大致为正态分布频率,其纵横比都大于1,并且随着提升管高度先增加后减小.     

鼓泡床内气固两相流的变尺度格子气模拟

基于格子气自动机的建模思想,建立气固两相流的变尺度格子气模型,用微观层次的气固作用规则描述两相流的宏观行为.二维流场空间被离散成两层不同尺度的正六边形网格,固体颗粒和气体粒子分别在各自的网格上运动;在格子气自动机基本规则基础上设计气固相作用规则和附加演化规则;确定模型宏观物理量的统计计算方法,并根据相似原理建立模型物理量与真实物理量之间的转换关系.用建立的模型对鼓泡床内气固流动行为进行模拟,通过比较发现,变尺度格子气模型的模拟结果与文献中的实验结果和双流体模型的模拟结果吻合较好,且平均相对误差更小,表明建模方法的正确性和模型的有效性.     

喷动床气固流动特性的三维CFD-DEM数值模拟

开展了柱锥形气固流动特性的CFD-DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k-ε双方程湍流模型,固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法,跟踪离散颗粒场的每一个颗粒,考虑颗粒与颗粒(壁面)之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz-Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床,其直径为0.152 m,喷口直径为0.019 m,模拟颗粒数22万,探讨了喷动床中射流随时间的发展,不同气速下床内气固流动结构,以及颗粒速度与颗粒浓度的分布,并与实验数据进行了对比。     

单帧单曝光图像法测量气固两相流速度场

本文提出一种基于单帧单曝光图像的气固两相流固相颗粒的速度场测量方法。通过控制相机的单次曝光时间获得流场中颗粒的单帧运动模糊图像,运用分水岭算法分割图像,提取颗粒,由自相关函数获得各颗粒的速度大小和方向,重建二维速度场。利用该方法对玻璃珠在空气中重力沉降的速度测量结果与理论值基本一致,矢量场与颗粒运动轨迹相符,说明该方法可以用于气固两相流速度场的测量。研究发现使用片光源比背光源能够获得更加准确的速度值。     

凝聚玻色子对粒子流密度的影响

基于解析和数值方法计算了两维简谐势阱中旋转玻色子的粒子流密度函数,重点讨论了凝聚玻色子的影响.结果表明：凝聚在基态的玻色子在粒子流密度的空间分布中起着决定性作用.