文档介绍：
第
卷第
期工程热物理学报
,
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年
月
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两相混合层中颗粒运动的数值模拟
张会强王赫阳王希麟郭印诚林文漪
〔清华大学工程力学系, 北京
摘要本文采用离散涡方法对平板混合层流动进行了数值模拟, 得到了与实验完全定量符合的
。。
速度场再用单向藕合方法模拟了混合层流场中颗粒的运动分析了混合层流动中大尺度涡结构及
。

数对颗粒扩散的影响与前人工作中所采用的每个时间步一个颗粒在固定的位置进入计算
。,
域的方法不同, 本文中每个时间步有多个颗粒在入口处以随机的横向位置进入计算域因此在不
。
需增加太多计算量的基础上, 计算域中可以包含足够多的颗粒以获得较精确的统计结果采用本文
。
方法得到的颗粒速度场与实验结果定量符合得很好
关键词两相流
混合层
离散涡方法
数
一一一
中图分类号
文献标识码
文章编号
引言
大量实验证实, 湍流混合层流动中存在大尺度拟序涡结构, 这些大尺度拟序涡结构
。
在混合层流动中占主导地位,
与颗粒在各向同性湍流中的扩散不同, 颗粒在混合层流
动中的扩散主要受这些大尺度涡结构的产生、发展与相互作用的影响, 传统的梯度输运

规律描述颗粒的湍流扩散不再适用由于离散涡方法能够有效地模拟混合层流动中大尺
。
度拟序涡结构的运动特征, 因此近年来被广泛地应用于两相混合层流动的数值模拟中
, 、。。
。
加
和
众
都进行过这方面的研究在他们的
。
计算中, 每个时间步一个颗粒以给定的速度从平板尾缘进入计算域采用这种方法计算
域中颗粒的数量与离散涡元的数量大致相当, 要较精确地定量预报出颗粒速度场, 计算
。
域中颗粒的数量是远远不够的, 只能做一些定性的分析针对这种情况, 本文对颗粒进
入计算域的方法进行了改进, 每个时间步进入计算域的颗粒数量由一个变为多个, 颗粒
。
进入计算域的横向位置由随机数确定与缩小时间步长以增加计算域中颗粒数量的方法
。
对比, 在计算域中包含同样多颗粒的情况下, 这种方法可以大幅度地减少计算量采用
。
这种方法得到的混合层流动中颗粒的平均流向速度与实验结果定量符合得很好
计算模型和方法

离散涡方法
离散涡方法中, 连续的涡量场离散成有限数量的涡元
。, 。一
,
一,

觉
艺
觉觉
, , ,
其中。为涡量城、
为离散涡元的涡量分布函数
为涡元的强度
为离散涡元的
。
数量
收稿日期
一
一

基金项目
国家自然科学基金资助项目

, , , , , 。
作者简介张会强
一
男陕西宝鸡人讲师博士主要从事燃烧与多相流动方面的研究
工程热物理学报
卷
由离散涡元诱导出的速度场为
一、
, 一只
, 觉觉
一,
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