固体颗粒在两相湍流边界层内的运动特性分析

发布时间：2021-05-17 20:59

　　载粒两相湍流广泛存在于自然界和工业领域中,而边界层内固体颗粒的分布及运动特性直接对流体流动阻力、壁面磨损、两相分离效率等产生影响。又由于湍流本身的复杂性以及载粒两相湍流边界层中的流体和颗粒的多尺度非线性耦合作用,学者们对于载粒两相湍流边界层的系统性研究仍然非常少,国内几乎是一片空白。因此,开展对湍流边界层中颗粒运动特性的研究,对于优化工业设备,深入了解两相湍流作用机理,具有重要的学术和应用价值。本文首先采用了拉格朗日方法对颗粒运动方程进行数学建模和修正,结合随机湍流模型对颗粒沉降的相关问题展开了数值模拟研究。模拟结果表明,修正后的颗粒运动方程对颗粒沉积的相关计算结果,在粒径范围1μm¹00μm,弛豫时间τ⁺<1000,密度比较大（气液、气固）的情况下是可靠的。通过计算得到,粒径大小与水平运输距离成正比,粒径与沉降速率成正比;较大颗粒（τ⁺约大于30）下对沉积速率的预测为具有缓慢下降的趋势,与随惯性增加而颗粒均方根脉动速度降低的规律相对应,并证明这种趋势与颗粒跳跃或再夹带无关;观察到颗粒拦截效应（τ⁺

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 两相湍流边界层研究概述
        1.2.1 颗粒的扩散和沉积
        1.2.2 拟序结构及其对颗粒运动的影响
        1.2.3 颗粒在边界层区域跳跃
    1.3 颗粒动力学方程及湍流模型假设
        1.3.1 颗粒运动的动力学方程
        1.3.2 湍流模型假设
        1.3.3 湍流求解方法
    1.4 本文研究内容和目的
第二章 颗粒运动和受力
    2.1 引言
    2.2 曳力
    2.3 升力
        2.3.1 Saffman升力
        2.3.2 Magnus升力
    2.4 Basset力
    2.5 其他作用力
    2.6 本章小结
第三章 理论研究方法
    3.1 引言
    3.2 颗粒运输方程修正和无量纲化
    3.3 湍流边界层中流体运动模型
        3.3.1 平均速度
        3.3.2 脉动速度
    3.4 湍流计算模型和时间尺度
第四章 湍流边界层颗粒沉降的模拟
    4.1 模型求解方法简述
        4.1.1 求解过程及初始条件设置
        4.1.2 颗粒运动方程求解方法
    4.2 沉积模拟条件及结果讨论
        4.2.1 颗粒沉降轨迹
        4.2.2 沉积速率图像分析
    4.3 Saffman升力的影响
        4.3.1 与沉积速率的关系(++V?τ)
        4.3.2 与沉积速率关系(++?xV)
    4.4 颗粒/流体密度比的影响
    4.5 颗粒波动速度
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]水平槽道内气固两相湍流中颗粒行为的PIV实验研究[J]. 王汉封,栗晶,柳朝晖,郑楚光.  实验流体力学. 2012(03)

硕士论文
[1]水平槽道冷态气固两相湍流边界层中颗粒分布及颗粒尾流特性的实验研究[D]. 薛志亮.浙江大学 2016



本文编号：3192442