高雷诺数层流管道中颗粒惯性聚集特性的力学分析

发布时间：2021-10-22 23:48

　　根据相对运动原理,结合CFD技术,数值研究了在圆形截面通道高Re数层流中,颗粒所受惯性升力的空间分布特征,提出了颗粒惯性聚集现象在高雷诺数层流管道中所出现的内部聚集圆环的力学成因和影响因素。研究结果表明:颗粒在高雷诺数工况下所受的惯性升力的空间分布规律与低雷诺数工况完全不同,有两个稳定的升力零点:一个靠近通道中心,是形成颗粒内环聚集区域的力学成因;另一个靠近壁面,是形成颗粒外环聚集区的力学成因。这种现象的产生与旋转诱导升力并无明显相关性,而是源于流场压力场的贡献;影响颗粒内环聚集区的主要因素为颗粒相对粒径和Re数。相同条件下,该内环聚集区的半径会随颗粒相对粒径的增大而增大,随管道Re数的增大而减小。 

【文章来源】：能源工程. 2019,(06)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

相对运动模型

Re=1000、a+=1/17工况下实验

已有研究[3-6]表明,在圆管内影响颗粒惯性聚集位置的主要因素是通道Re数和颗粒相对粒径a+。因此本研究主要从这两个方面,探讨颗粒在高Re数下颗粒惯性聚集位置的变化的力学成因。图4为a+=1/17的颗粒在高Re数下升力系数的分布曲线。由图可知,在r+=0.5左右都出现了负升力,而负升力导致了内环的出现。内环位置随Re数增大向通道中心移动,但偏移的幅度很小;外环随Re数的增大向壁面移动,和MATAS等[9]的实验结果一致。

【参考文献】：
期刊论文
[1]微通道中弹性颗粒所受惯性升力特性的数值研究[J]. 王企鲲,王浩.  机械工程学报. 2015(14)
[2]颗粒惯性聚集中惯性升力的特性研究[J]. 王企鲲,李海军,李昂,孙仁.  水动力学研究与进展A辑. 2014(05)
[3]微通道中颗粒所受惯性升力特性的数值研究[J]. 王企鲲.  机械工程学报. 2014(02)
[4]基于惯性微流原理的微流控芯片用于血浆分离[J]. 黄炜东,张何,徐涛,李卓荣,周雷激,杨梦甦.  科学通报. 2011(21)



本文编号：3452055