纤维悬浮混合层中纤维取向与流场应力的研究

研究了纤维在混合层流场中的运动,流场用伪谱方法求解;纤维对流场的作用体现在流体方程的附加应力张量中.数值求解在流场作用下的纤维的运动方程,得到纤维的位置和取向分布.进行了纤维取向分布的实验研究,结果与计算定性符合.研究结果表明,当St数较小时,大部分纤维聚集在涡核内,并且基本呈水平或垂直分布;而大St数下,纤维聚集在涡核边缘,呈现不均匀分布,此时纤维取向受涡核边缘的流场支配,呈现包络涡核的特征.同时,由纤维导致的流场附加应力张量的最大值和最小值出现在涡核边缘,导致流场应力不均匀.     

混合层中柱状粒子运动的研究

本文在直接数值模拟混合层流场的基础上,求解柱状粒子运动方程而得到粒子运动轨迹,说明粒子在混合层中的不同区域,其运动轨迹也不同,有的呈现波状轨迹,有的呈现环状轨迹,有的是混合轨迹。粒子的混合程度与St数有关。文中结论对工程应用有指导意义。     

弯管电渗流场的数值模拟及研究

给出了管道中电渗流的物理模型和数学方程 ,采用坐标变换和有限差分法对电渗流场进行了数值模拟 ,对直管和 1 80°弯管数值模拟的结果与现有的结果符合较好。在此基础上 ,对 1 80°弯管的内壁形状进行改进 ,弯道内壁的弧半径增加了 1 2 .5 % ,使内外壁弧长更接近并对其进行了数值模拟 ,结果发现这种改进能提高弯道电渗流场内外壁之间速度分布的均匀度 ,因而提高电泳分离的分辨率     

二维气固两相混合层中固粒对流场影响的研究

采用双向耦合模型对含有固粒的二维气固两相混合层流场进行了研究。流场采用拟谱方法直接数值模拟,固粒采用颗粒-轨道模型,在考虑流场对固粒作用的同时,考虑固粒对流场的反作用。结果发现固粒的浓度和Stokes数对流场影响明显。固粒的作用使涡量扩散加快,并阻碍流场的变化,减弱了流场中拟序结构的强度,缩短涡的生存期;固粒在流场中的分布规律与单相耦合所得结果相似。     

Research on the effect of cylinder particles on the turbulent properties in particulate flows

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｔｗｏ＿ｐｈａｓｅｆｌｏｗｗｉｔｈｃｙｌｉｎｄｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｍａｔｔｅｒｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗａｎｄｎｏｎ＿Ｎｅｗｔｏｎｉａｎｆｌｏｗ ,ｓｏｉｔｉｓａｃａｄｅｍｉｃａｌｌｙｖａｌｕａｂｌｅｔｏｓｔｕｄｙｉｔ.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ,ｓｕｃｈｆｌｏｗｓｈａｖｅａｂｒｏａｄｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｉｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｃｉｅｎｃｅ,ｔｈｅｍｏｌｄｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓ…     

Research on the effect of particle of two-dimensional shear flow

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｌａｄｅｎｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｃｏｍｍｏｎｉｎｂｏｔｈｎａｔｕｒｅａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｔｈｅｍｉｘｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅｇａｓ＿ｓｏｌｉｄｆｌｏｗｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｃｏｈｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｍｉｘｉｎｇｌａｙｅｒ.Ｃｒｏｗｅｅｔａｌ.[1]ｅｖａｌｕａｔｅｄ…     

Research on particle dispersion in a plane mixing layer with coherent structures

The numerical simulation with two-way coupling was performed in a liquid -particle mixing layer and the corresponding experiment study was made. In the process of vortex rolling up and vortices pairing, the particles with different St number have a very different pattern of dispersion. The mean velocity of particle with St = 1 is higher than that of the fluid phase on the low-speed side, and lower than that of the fluid phase on the high-speed side. The RMS of particle approaches that of the fluid phase with decreasing particle St number. The RMS in the transverse direction is smaller than that in the streamwise direction. The velocity fluctuation correlation of particle is smaller than the Reynolds shear stress, the “overshoot“ phenomenon that the velocity fluctuation correlation of particle is larger than the Reynolds shear stress does not appear. The larger the St number of particle is, the wider the range of the particle dispersion will be. The computed results are in agreement with the experimental ones.     

壁面约束对柱状粒子在牛顿流体中沉降影响的研究

格子Boltzmann方法(LBM)直接数值模拟了在有壁面约束的流场中柱状粒子的沉降。结果说明粒子在壁面的影响下，会离开管壁向管中心移动，移动速度先是增大，然后随着与管壁距离的增加，逐渐减小，粒子中心最后并不一定停留在管中心。随着粒子与壁面距离的增加，粒子的沉降速度将增大，可见壁面对粒子沉降有阻碍作用，平行于粒子轴线的壁面对粒子沉降的影响比垂直于粒子轴线壁面的影响大。     

一种改进的MPS粒子作用模型

从分析角度出发,为移动粒子半隐式法(MPS)提供了一组新的粒子作用模型,该模型在粒子局部坐标系下进行泰勒展开,同步获取各算子的粒子近似式,确保了离散精度的一致性.方法对于随机分布的粒子和边界附近的粒子同样适用.文中利用三个算例对该方法进行了检验,计算结果与分析解符合较好.最后,运用该方法成功模拟了自由面流动的二维溃坝问题.     

柱状粒子间相互作用对沉降运动的影响

与单个柱状粒子沉降速度相比,多个柱状粒子沉降的总体平均速度是增大还是减小,目前存在不同的观点.文中建立了粒子接触时的弹性碰撞模型,对不同数量和不同长径比的柱状粒子沉降问题,采用格子Boltzmann方法进行数值模拟,得到了粒子沉降时的总体平均速度、取向分布和横向漂移,结果说明随着粒子数量的增加,粒子的总体平均沉降速度也增加,而横向漂移距离减少,粒子的最终取向趋向于水平分布.