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稠密气固两相湍流流动的实验和数值模拟

基于气固两相流动模型计算循环流化床内稠密气固两相流湍流流动.颗粒动理学方法模拟颗粒相湍动能,SGS模型模拟气相湍流.采用γ-射线密度计和非等速取  (本文共7页) 阅读全文>>

大连海事大学
大连海事大学

流化床内稠密气固两相湍流流动特性的研究

流化床内的高浓度气固两相湍流流动在化工、能源、制药和新能源领域得到了广泛应用。但由于迄今为止对于颗粒-流体体系复杂流动机理的认识尚未清楚,所以实验研究手段受到了较大程度的限制。伴随计算算法、计算设备资源的快速发展,数值模拟技术已成为揭示两相湍流流动特性的重要研究方法。本文的数值模拟研究工作是基于欧拉-欧拉连续介质双流体模型和颗粒动力学理论,利用气固两相湍流流动二阶矩封闭湍流模型的思想,实现对于颗粒-流体体系的数学建模、算法设计和计算程序的编写和调试。在统一二阶矩-颗粒温度气固两相湍流模型的基础上,考虑旋转颗粒碰撞间的摩擦应力作用,建立了统一二阶矩-颗粒摩擦应力-颗粒温度气固两相双流体模型(USM-θf),设计、编写和调试科学计算软件,数值模拟流化床下降管内稠密气固流动的流动特性。得到气相和颗粒相的浓度、速度、气固两相脉动关联速度、颗粒温度等分布,并经过实验结果的验证表明考虑颗粒摩擦应力的数值模拟结果较为精确。对于气固相间的动量传...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

稠密气固两相流动中颗粒聚集现象的研究

提出了数值模拟稠密气固两相流动的多重格子-真实轨道模型(MLAT模型)。模型能够对颗粒运动和碰撞过程在较小计算量下进行真实模拟,为开展稠密气固两相流动中颗粒聚集现象的机理研究奠定了基础。系统地提出了对稠密气固两相流动中颗粒聚集现象进行定量评价的参数和方法。对于颗粒分布的整体特征:用碰撞频率的大小估计颗粒聚集的强弱;用颗粒体积分数的标准偏差评价颗粒分布的不均匀程度;定义了相关系数来衡量两个颗粒场分布特征的相似性。对于颗粒分布的细节特征:用颗粒体积分数的概率分布和颗粒数分布曲线来描述;定义了高密集区域颗粒数目比例和稀疏区域面积比例反映颗粒分布的特征部分。通过对竖直槽道内稠密气固流动进行数值模拟表明,这些评价标准是可行和合理的。应用多重格子-真实轨道模型实现了方形区域内稠密气固两相流动中颗粒聚集从无到有的数值模拟。研究表明颗粒间相互碰撞和气相流场分布不均匀是导致颗粒聚集的重要原因。颗粒碰撞恢复系数越小、颗粒初始体积分数越大,则颗粒聚集...  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

气固两相自由剪切流动的直接数值模拟和实验研究

众所周知,湍流问题是个世纪难题。经过众多科学家百余年来的艰辛探索,迄今为止这一问题尚未得到彻底解决。对于更加复杂和广泛存在的气固两相流动问题,人类势必需要付出更多的辛勤耕耘。传统上,对湍流和气固两相流的数值模拟研究主要采用的是基于雷诺平均的湍流模型和气固两相流模型。这样得到的数值解是一种近似的平均解,无法了解流动的瞬时特性,更无从深入探索气固两相流动的内在物理机制。另一方面,现代高性能计算机的出现和应用,为湍流和气固两相流的研究提供了一个新的思路—直接数值模拟(DNS)。它不引入任何湍流模型,而是通过数值求解完整的Naviver—Stokes方程组,能得到包括Kolmogorov微尺度脉动运动在内的所有湍流瞬时流动量在三维空间中的演变。从而为湍流和气固两相流的研究注入新的活力,带来新的发展机遇。在自然界和实际的工程应用中,气固两相自由剪切流动比较典型。对它的研究既有助于对湍流的根本机理和气固两相间相互作用机理的理解,又可以为相关...  (本文共223页) 本文目录 | 阅读全文>>

《过滤与分离》2014年04期
过滤与分离

沟槽对湍流流动影响研究

设备内部气体可能存在湍流流动状态,设备壁面形成沟槽形式可能会对原流动状态产生影响从而影响设备性能。以前相关研究很少,但设备内部气体是否存在湍流流动状态,流...  (本文共4页) 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

空气绕钝体湍流流动数值模拟方法研究

与列车相关的流动现象绝大多数是湍流流动。因此,在讨论列车周围空气流场的数值模拟时,自然也离不开如何模拟湍流现象的问题。特别对于很多复杂的列车周围空气流场,如附面层分离、尾流等带有明显的分离特点的流动,除了要求高精度的计算方法和更合适的网格外,最为重要和关键的问题是采用何种湍流模型进行适当的模拟。湍流流动是自然界常见的流动现象,是一种高度非线性的复杂流动,但人们已经能够通过某些数值方法对湍流进行模拟,取得与实际比较吻合的结果。对于湍流运动,己经采用的数值计算方法主要可以分为三类:直接数值模拟、大涡模拟和雷诺时均方程法。本论文选用目前应用广泛、求解精度高的计算流体力学软件STAR-CCM+,每一个研究对象都采用不同的网格和湍流模型计算。每种情况下都要与可能的解析计算结果或公开发表的实验结果、数值模拟结果对比。主要研究内容与结论如下:(1)当圆柱绕过空气流动时,存在摩擦力和正压力梯度,导致圆柱表面边界层脱落,形成涡流,在后方产生压力下...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

二维粗糙壁面上湍流流动特性的数值模拟

近地层壁面上的流动是风沙物理学和结构风工程领域中最重要的研究课题之一。近壁面流场结构的描述可以正确认识和预测流体的行为,所以对近壁面流场结构的研究是非常关键的。因此本文的研究工作如下:1.简要回顾了国内外学者关于流体流经近地面时的湍流特性和近壁面流场结构两个方面的研究现状,从理论研究、数值模拟研究和风洞试验研究三个方面进行了归纳和分析;2.针对自然界中存在的建筑物、植被层、草方格和石方格等粗糙壁面,提出了简化的离散粗糙单元模型进行了数值分析。计算得到,压差阻力系数在相邻粗糙单元的间距与高度比为7时达到最大值;通过摩擦阻力系数的计算分析,得到了流场再附点的位置,且该值与已有的结果相吻合。基于流动阻力计算得到空气动力学粗糙度和零平面位移高度,发现空气动力学粗糙度在间距与高度比为6时达到最大;3.针对沙波纹,沙丘等风成地形地貌简化为余弦函数形的连续粗糙单元,并对其构成的粗糙壁面进行数值分析。结果表明:压差阻力系数随着波长与振幅比的增大...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>