多相流動(dòng)的基本理論-wenkub
2023-05-26 01:56:04 本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)狀 ?Simonin[6]則運(yùn)用流體渦團(tuán)的 Lagrangian模型來(lái)構(gòu)造顆粒軌道上的流體渦團(tuán) Lagrangian方程，從而得到了顆粒相的連續(xù)、動(dòng)量和Reynolds應(yīng)力方程。針對(duì)各向異性流動(dòng)，則將單相湍流流動(dòng)的 RSM模型推廣至氣固兩相流中，提出了統(tǒng)一二階矩模型（ USM） [3]。 由大渦非線性作用產(chǎn)生； 流場(chǎng)能量的主要耗散者； 近似各向同性 ,可以考慮建立統(tǒng)一模型。 計(jì)算包括脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的湍流所有瞬時(shí)流動(dòng)量在三維流場(chǎng)中的時(shí)間演變 。 湍流模式理論簡(jiǎn)介 多相流體動(dòng)力學(xué) ? 對(duì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的依賴性 。 多相流體動(dòng)力學(xué) 無(wú)滑移模型（ Noslip Model) ? 顆粒群看作連續(xù)介質(zhì)，顆粒群只有尺寸差別，不同尺寸代表不同相； ? 顆粒與流體相間無(wú)相對(duì)速度； ? 各顆粒相的湍流擴(kuò)散系數(shù)取流體相擴(kuò)散系數(shù)相等； ? 相間相互作用等同于流體混合物間各成分相互作用，相間阻力不計(jì)。 ?基本假設(shè)： 多相流體動(dòng)力學(xué) 小滑移連續(xù)介質(zhì)模型 （ Soodrew Slip Model) ? 顆粒群看作連續(xù)介質(zhì)，不同尺寸組代表不同相； ? 各組尺寸顆粒群速度不等于當(dāng)?shù)氐牧黧w相速度，各顆粒相之間的速度亦不相等，即各顆粒相間、與流體相間有相對(duì)速度； ? 相間的相互作用類似于流體混合物中各種組分之間的相互作用，顆粒相和流體相間的阻力忽略不計(jì)； ? 顆粒的運(yùn)動(dòng)是由流體的運(yùn)動(dòng)而引起的 ， 顆粒相的滑移是由于顆粒相對(duì)于多相流整體的湍流擴(kuò)散所致 ， 故這種小滑移也稱為湍流飄移 。 ? 將脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)的全部細(xì)節(jié)一律抹平從而丟失大量重要信息 。 不用任何湍流模型，直接數(shù)值求解完整的三維非定常的 NS方程組 。 小尺度渦對(duì)大渦的影響用模型進(jìn)行模擬 大渦模擬思想 對(duì)大尺度渦進(jìn)行直接模擬 多相流體動(dòng)力學(xué) 擬流體模型現(xiàn)狀 ?為了能更完整地考慮顆粒相各種湍流輸運(yùn)特性以及相間的滑移和耦合， Spalding等 [1]首先提出了雙流體模型。 多相流體動(dòng)力學(xué) 擬流體模型現(xiàn)狀 ?概率密度函數(shù)（ PDF）方法被引用于構(gòu)造雙流體模型的兩相湍流模型。 ?周力行教授等采用了二階矩封閉的思路來(lái)封閉 PDF輸運(yùn)方程中湍流與顆粒的相間作用項(xiàng)，將顆粒相的 PDF模型與流體運(yùn)動(dòng)的各類模型相結(jié)合，提出了 k—ε —PDF模型 [7]和 FDSM—PDF模型 [8]。 多相流體動(dòng)力學(xué) 分散顆粒群模型 ?基本假設(shè)： ?在歐拉坐標(biāo)系中考察流體相的運(yùn)動(dòng)情況，而在拉格朗日坐標(biāo)系中研究顆粒群的運(yùn)動(dòng)情況。 多相流體動(dòng)力學(xué) ?按照是否考慮 顆粒群的湍流擴(kuò)散 ，又可把顆粒軌道模型分為兩類： 一類是不考慮顆粒群湍流擴(kuò)散的顆粒確定軌道模型， 一類是考慮顆粒群湍流擴(kuò)散的顆粒隨機(jī)軌道模型。 ?在經(jīng)過(guò) Gosman等 [143]和 Berlemont等 [144]改進(jìn)以后，得到了廣泛的應(yīng)用。 ?對(duì)稀疏多相流動(dòng)中固體顆粒，液體顆粒以及氣泡運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法， Loth[159]做過(guò)較為詳細(xì)的介紹和分類。它的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算工作量小，能夠模擬有蒸發(fā)、揮發(fā)、兩相化學(xué)反應(yīng)和在不同階段有不同質(zhì)量損失率的顆粒相的復(fù)雜經(jīng)歷，而且顆粒相采用拉格朗日坐標(biāo)系處理可以避免偽擴(kuò)散。這種同時(shí)考慮顆粒和流體間相互作用的情況被稱為雙向耦合（ Twoway Coupling）。 ? 顆粒群按初始尺寸分組，各組顆粒群沿各自軌道運(yùn)動(dòng)，互不干擾 。 計(jì)算中采用低松馳，即 α1。 w39。 同時(shí) ，我們一般以幾檔離散的顆粒直徑來(lái)表示顆粒尺寸的連續(xù)分布 ， 一般取 i=3~5個(gè)尺寸數(shù) ， 以充分地描述分散顆粒群的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， ? 顆粒的進(jìn)口速度有四種設(shè)定方法： ? (1) 設(shè)顆粒進(jìn)口速度為零 ， 即 ， 這相當(dāng)于顆粒由靜止?fàn)顟B(tài)被氣流曳引加速 。 ? (4) 設(shè)顆粒和氣流的速度相差顆粒終端沉降速度 ， 即這是達(dá)到穩(wěn)定的一種假設(shè) 。 ? 多相流體動(dòng)力學(xué) 硬球模型 ?硬顆粒模型主要由顆粒的動(dòng)量守恒方程，結(jié)合顆粒的恢復(fù)系數(shù)，牛頓第二定律計(jì)算顆粒碰撞前、后的速度，它認(rèn)為顆粒間的碰撞是完全彈性的碰撞，碰撞前后能量、動(dòng)量守恒。則該組顆粒通過(guò)網(wǎng)格 k時(shí)的動(dòng)量源項(xiàng)為： ? ? ? ?? ? k c e l linpjoutpjpjjk c e l lupj uumnVs ,1 ???? ? ? ?? ? k c e l linpjoutpjpjjk c e l lvpj vvmnVs ,1 ???? ? ? ?? ? k c e l linpjoutpjpjjk c e l lwpj wwmnVs ,1 ???多相流體動(dòng)力學(xué) ?所有軌道留下的源項(xiàng)為： ?按上式計(jì)算出所有網(wǎng)格的動(dòng)量源項(xiàng)，并代入氣相控制微分方程組即可進(jìn)行動(dòng)量耦合。 ? (4) 由體積平均法求解顆粒的速度及濃度場(chǎng) 。 ? 岑可法，樊建人，工程氣固多相流動(dòng)的理論與計(jì)算 【 專著 】 ，浙江大學(xué)出版社， 1990，杭州。 ? (6) 重復(fù)上述迭代過(guò)程，直至氣相場(chǎng)和顆粒相速度場(chǎng)及濃度場(chǎng)收斂為止。
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