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     

泥石流对速流结构的磨损作用研究

泥石流对砼防治结构的磨损是泥石流研究极其薄弱的环节,泥石流磨损大大缩短了防治结构的有效使用年限．作为大型特大型公路泥石流有效防治结构的速流结构,因泥石流的磨损使其有效使用寿命缩短了近三分之一．基于泥石流两相流流速计算理论,研究了泥石流对速流结构的磨损机理,包括均质浆体对速流槽的磨蚀机理和固相颗粒对速流槽的切削机理;基于牛顿运动原理建立了泥石流液相浆体及固相颗粒的磨损动力学方程;运用量纲分析法构建了速流槽磨损量计算式,计算结果与实际情况吻合．研究成果为速流结构的有效设计提供了理论依据．     

粉尘气体中激波绕射的数值研究*

本文针对稀相气固两相体系,选取双流体耦合模型,综合运用算子分裂技术和高精度高分辨率数值方法,研究了激波在粉尘气体中沿90°拐角的绕射特性,揭示了固相颗粒及其物性改变对激波绕射特征和波后流场结构的影响.     

钝体绕流非定常解

本文结合目前流场显示的研究课题,对方块物体和山形物体的钝体绕流在起动阶段的运动情况,进行相应的数值模拟.并用有限差分方法求解二维不可压缩流体运动的N-S方程的非定常解.对差分格式中的显式,隐式和交替方向隐式几种格式进行了讨论.最后用显式和交替方向隐式方法计算了山形物体和方块物体在起动阶段的运动情况.     

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.     

漩涡合并过程中颗粒运动的数值模拟

漩涡合并不仅影响着流场的演化,还制约着颗粒相的运动．基于涡团分裂合并机制,以一种改进的涡核扩散方法(CCSVM)计算了二相流中的漩涡合并与演化,在此基础上采用单颗粒轨道模型计算、分析了漩涡合并过程中的颗粒运动轨迹．研究结果表明:漩涡合并过程中的颗粒轨迹是一条螺旋线,并且保持与漩涡相同的旋转方向,合并后的漩涡中心即为达到稳定状态后的环状颗粒群中心;合并时间与环量初始值、漩涡半径与涡心距比值的初始值有关;特定条件下,颗粒群中会生成一条拉伸的尾迹,尾迹的产生与黏度系数、颗粒与漩涡的相对位置、合并漩涡环量的不对称性有关．     

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.     

风沙两相流中的跃移运动

从单个跃移沙粒在气流中的运动方程出发 ,导出了风沙两相流中沙粒相速度分布函数的Boltzmann方程 ;并以此将单相颗粒流理论中的广义平衡方程推广到气固两相流的情形 .提出用Grad方法将粒子相速度分布函数展成无穷级数 ,并引入Gauss分布取代单相颗粒流理论中传统的Maxwell分布 .在保留到 3次项的情况下 ,建立了气体 颗粒两相湍流边界层三阶矩封闭理论的动力学方程组 .并在风洞频闪摄影实验的基础上 ,对理论进行简化 ,得到便于工程应用的简化方程     

螺旋型旋风分离器两相流场的数值模拟

对螺旋型旋风分离器进行了两相流场的三维数值模拟．气体流场通过求解三维N-S方程得到,湍流模型采用了雷诺应力模型．计算结果表明,旋风分离器内部的流场分为两部分:螺旋通道内比较稳定的流场和筒体中心区域的复合涡结构流场．对颗粒运动轨迹的计算表明,颗粒在入口处的初始位置对颗粒分离有比较显著的影响．同时得到了不同入口速度下颗粒的分级效率曲线,并给出了气体流量对旋风分离器性能的影响,结果显示:气体流量的增加会提高分离效率,但同时导致压力损失的急剧增加．     

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．