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。     

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．     

垂直管道中密相两相流动的解析解

本文依据文献[1]的密相两相流动的数学模型,对垂直圆管中密相两相流动进行了解析求解,分别得到了连续相和分散相的速度解析表达式.在相间阻力与相间速度差成比例时,除了在离管壁面很近的薄区之外,管道流动规律与达西渗流定律完全一致.本文验证了文献[1]的密相两相流动数学模型的假定在本文情形下是合理的.     

风沙二相流动的三流体模型

本文来用连续介质观点研究风沙运动，这一工作的关键在于如何正确地模化颗粒相的应力．通过对气－团二相流研究中常用的双流体模型的分析，我们发现此模型在研究风沙运动时有相当的缺陷，即使是研究最简单的风沙流──定常二维充分发展的流场也是如此．基于此，我们提出了将向上、向下运动的颗粒用两种拟流体来表征的三流体模型．相对于双流体模型，三流体模型较好地反映了流场的内部结构及边界状况对流动的影响，而且固相应力的主要部分也可用应变量显式表示．对近似求解相当有利．最后，本文给出了三流体模型的风沙流运动方程组并讨论了相应的边界条件的提法．     

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。     

有相间质量交换的悬浮体两相流基本方程

本文针对悬浮体两相流,经过分柝推导,将Ishii用对无限多个间断求和表示的、一般形式的相间动量交换率M_k和能量交换率E_k简化为有简明物理意义的几项之和。结果表明:(1)各相动量方程中与压强梯度有关的项是(—α_k▽p),它可由基本守恒原理导出,不必引入“压力分担假设”;(2)相间阻力作用点的平均速度是相界面移动的平均速度,它近似等于离散相的平均速度,因此阻力做功项分别是f_dc·和f_cd·,而不能用流体平均速度;(3)类似地,相变带给各相的动量分别是和,不能用;(4)由于相变过程伴随着显热与潜热之间的转换,因此相间传热Q_dc与Q_cd的代数和不等于零,代表显热与潜热总和的Q_ic和Q_id,它们的和(Q_ic+Q_id)等于零。     

Navier-Stokes方程流函数形式两重网格算法的误差分析

对定常Navier-Stokes方程流函数形式两重网格有限元算法进行了误差分析。此方法包括在粗网格上求解一个非线性问题，在细网格上求解一个线性问题，然后再在粗网格上求解一个线性校正问题。分析了包括校正项和不包括校正项两种方法的误差，得出对于任意固定的Beynolds数，能达到最优逼近阶。     

含孔板微通道内随流气泡运动的两相格子Boltzmann模拟

带有气泡的两相流系统存在于各种工业过程中,涉及复杂的相界面变化,但气泡在管道中伴随液相流动时,通过孔板的运动过程尚未有充分的研究结果.相场格子Boltzmann模型在模拟复杂界面方面具有优势,适合研究气泡两相流在含孔板微通道内的运动,分析We数、气泡相对大小和孔板表面润湿性等因素对气泡动力学特性的影响.数值计算结果显示,随着We数增加,气泡表面张力减小,导致其穿过孔板结构时更易被撕裂,峰值速度降低.在研究的参数范围内存在两个临界直径比,这两个临界值将气泡通过孔板的运动分成三种形态,而且临界直径比会随We数的增加而减小.另外,随着接触角的增大,孔板表面对气体的吸附能力加强,气泡与孔板表面的接触面积增加,引起穿过孔板气泡的质量减少和气泡通过的速度增加.     

基于Euler-Lagrange模型的电弧风洞喷管两相流模拟

电弧风洞设备中试验气体采用电弧加热,电极烧蚀产生部分微小金属颗粒进入喷管内部进而形成气粒两相流,由此对喷管流场特性和试验段模型上热载荷等的影响值得关注.通过改进时间步长提高了颗粒跟踪算法的计算效率,并基于动量守恒和能量守恒定律耦合喷管内部气相和颗粒相的流动,采用Euler-Lagrange模型建立了一定简化条件下喷管内...     

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.     

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．     

气固两相流动系统基本特征的大规模模拟

运用基于颗粒运动分解思想的硬球模型模拟了气固两相流动系统的基本特征,讨论了操作条件对其的影响,其模拟结果表明：与国际上现有 用型模型相比,基于颗粒运动分解思想的硬球模型具有更为真实的优点,它能够定性而形象地复现气固流化系统的实验特征。     

一维粘性液体-气体两相流模型自由边值问题全局强解存在唯一性

本文建立了一类粘性两相流模型,主要研究了当初始密度间断连接到真空时的全局强解存在唯—性.利用一系列的先验估计得到m和n的正上下界估计;再运用差分方法,证明了可压缩粘性液体-气体两相流模型的全局强解存在唯—性,这样我们把Evje,Karlsen和姚磊,朱长江的结论推广到β＞0,γ＞max{β+1,2β}的情形.     

柱状固粒两相边界层流场稳定性研究

从运动方程和本构方程出发,推导得到了含柱状粒子两相流场的修正Orr-Sommerfeld方程,然后在边界层流场中,采用数值计算方法,得到了含柱状粒子流场的稳定性中性曲线,给出了流场失稳的临界雷诺数.结果表明在所述情况下,柱状粒子对流场起着抑制失稳的作用,而且抑制的程度随着柱状粒子体积分数和长径比的增加而提高.     

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.     

油藏油水两相流低阶模型算法

目前,油藏数值模拟主要采用的方法如有限元方法、有限容积法等在油藏数值计算时均需要较长的计算时间,很大程度上限制了油藏注采的实时预测与快速动态模拟.该文以一种高效的数据处理方法(最佳正交分解(POD)方法)为基础,对油藏油、水两相流抽取特征函数,并对油藏两相流模型进行Galerkin投影得到新的低阶计算模型.数值计算表明,POD方法所得到的特征向量能量具有最优的特征,能以较少的特征向量捕捉到数学模型中较大的“能量”,因此能最大限度地描述油藏的特征(压力、饱和度),对油藏偏微分方程模型起到较好的降阶作用.结论表明,低阶模型的计算结果与隐压显饱(IMPES)所得计算结果吻合较好,且能节省更多的计算时间,因此能较好地在油藏注采数值模拟中进行历史拟合与仿真计算.     

凝析油-气两相流偏微分方程组问题的求解及应用

根据凝析气藏开发的实际需要，引入凝析油－气两相拟压力、拟时间函数，建立了凝析气在双重渗透率介质中的不稳定渗流新模型，该模型为一类偏微分方程组的混合问题，本文研究了这类偏微分方程组问题的求解方法。     

隐式TVD格式在气液两相爆轰数值模拟中的应用

为研究FAE(燃料-空气炸药)爆炸参数规律,运用二维轴对称气液两相方程组模型,针对其中的气相方程组采用高分辨率的隐式TVD格式,液相方程组采用MacCormack格式,较好地对FAE气液两相爆轰产生的爆轰波的发展和传播过程进行了数值模拟,计算结果与国内外的研究结果符合良好.     

一种精确的含可溶性表面活性剂两相流动相场方法

基于相场理论,该文提出了一种精确的考虑可溶性表面活性剂作用的两相流相场方法.为保证相界面处动量输运的守恒性,引入一致性的质量通量以考虑相变量扩散对质量守恒的影响,应用有限体积方法离散守恒形式的控制方程;选择五阶WENO格式处理控制方程的对流项,改善界面处理的精度和稳定性.此外,还构造了多组二维差分模板以进一步改善表面张力项中的梯度离散,并证实了对应格子Boltzmann D2Q9模型的模板能够显著降低伪势速度,改善表面活性剂浓度的计算精度.通过对静态液滴、双液滴融合、大密度比气泡上升以及剪切流中的单液滴变形与破裂等问题进行数值研究,充分验证了所提出的两相流相场方法的精度、守恒性与鲁棒性.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.