基于直接数值模拟的EMMS模型稳定性条件验证

发布时间：2023-04-03 20:18

　　气固流态化系统是典型的非线性非平衡系统,呈现出复杂的时空多尺度结构,因此需要使用多尺度方法进行研究。能量最小多尺度(Energy-Minimization Multi-Scale,EMMS)模型已经在气固流态化系统中得到广泛应用,其中介尺度结构及稳定性条件对于深入认识气固流态化系统发挥了重要作用。稳定性条件与体系的能量消耗密切相关,为探索稳定性条件的作用机理及其与能耗之间的定量关系,本论文应用基于浸入边界法的直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)方法分析流态化体系的非均匀结构,在具有颗粒解析尺度的分辨率下验证EMMS模型稳定性条件,即流体用于悬浮输送单位质量颗粒的能耗Nst趋于最小。与基于拟颗粒模型的验证工作相比,本工作主要取得了以下两方面进展:首先,本论文使用的直接数值模拟方法能够较好地保留守恒方程的特征,具有较高的数值模拟精度,从而在更严格的意义下进行能耗统计,并且支持对真实物性体系的流态化过程进行模拟;另一方面,本论文通过在力平衡方程和稳定性条件中引入加速效应,考察了不同颗粒初始分布状态下的能耗变化趋势,从而使稳定性条件的验证工作更加全面和...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 针对气固流态化系统的实验及理论研究
    1.3 三类常见的数值模拟方法
        1.3.1 双流体模型
        1.3.2 颗粒轨道模型
        1.3.3 直接数值模拟
    1.4 IBM的发展和应用
    1.5 气固流态化系统的能耗统计工作
    1.6 本文研究内容
第2章 基于浸入边界法的直接数值模拟
    2.1 控制方程
    2.2 控制方程的数值求解
    2.3 数值模拟的并行化
    2.4 模型验证
        2.4.1 单颗粒绕流
        2.4.2 颗粒群绕流
    2.5 本章小结
第3章 EMMS模型稳定性条件的验证
    3.1 EMMS模型
    3.2 EMMS模型稳定性条件
    3.3 加速度的引入
    3.4 局部空隙率的计算
    3.5 悬浮输送能耗的变化趋势
    3.6 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3781081