文档介绍：第卷第期工程热物理学报, ,
年月,
可吸入颗粒物近壁运动的直接数值模拟
由长福李光辉祁海鹰徐旭常
清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室, 北京
摘要本文采用湍流直接数值模拟方法对近壁面附近直径为, , 户的颗粒运动进行了研究。采用分布投影法进
行一方程的求解, 时间推进采用阶法, 方程空间离散采用高阶差分格式进行。数值模拟准确再现了近
壁面附近的湍流流动特征, 以及可吸入颗粒的运动行为。模拟出颗粒在壁面附近的聚集现象, 以及不同尺寸颗粒的分布情
况, 为进一步研究可吸入颗粒控制技术奠定基础
关键词可吸入颗粒物直接数值模拟两相流
中图分类号文献标识码文章编号一一一
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前言动问题。气相控制方程为三维不可压流动一方程
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目前, 可吸入颗粒物的治理问题已经成为一个
。, 舞。。
世界性的研究课题在对其运动规律的研究过程中、
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。十芬万, 万二,
数值模拟方法是一个重要方法由于可吸入颗粒物‘
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的尺寸一般都小于湍流最小尺度, 所以如果采用湍
, 。, , , 、、
, , 其中分别为流体速度压力密度以及粘性
流模型对其运动规律进行模拟必然存在误差无
。。一
。系数计算域见图所示在和处布置两个
法精确模拟出颗粒的运动规律而湍流直接数值模
, 。二
, 壁面流体沿方向流入槽道计算中取与方向
拟可以模拟出流场中所有尺度的流动信息可以用
流动为周期性流动计算网格数为火,
于可吸入颗粒物的数值模拟中
在与方向为均匀分布, , 方向为非均匀分布网
本论文采用湍流的直接数值模拟方法对近壁附。
格网格系统采用交错网格行
。进
近的可吸入颗粒物的运动特征进行研究采用高阶
本文采用分布投影法计算方程中压力与
。
精度的差分格式对控制方程进行求解颗粒运动过,
速度的解祸问题在计算分布投影法中的压力步时
。
程采用方法处理,
利用与之向流动的周期性采用快速变
, 。
数值模拟换使压力方程解祸大大减少了计算量压力壁面
边界条件利用流体壁面无滑移以及法向速度为零的
颗粒在槽道内的流动为典型的气固两相近壁流条件获得。
收稿日期一一修订日期今一
基金项目国家重点基础研究发展规划项目资助
。
作者简介由长福于, 男, 黑龙江齐齐哈尔人, 副教授, 博士, 主要从事燃煤污染防治以及气固两相流动的研究
工程热物理学报卷
。二为颗粒相对于流场的相对速度, 是颗粒的迎风
。
面积, 为颗粒的曳力系数计算中几采用以
下公式
·
二一鲁。昙‘
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蘸, 。
心二加为颗粒雷诺数
颗粒的初始流场为颗粒均匀布置于计算域,
速度为当地流体速度。计算中颗粒数为个
计算结果与分析
气相湍流特征
图, 及给出了槽道湍流达到充分发展后的
图槽道流动计算区域统计结果。计算结果与文献阎比较基本相近。表明
。
采用提出的高阶差分格式对控制本文的槽道湍流计算是合理的有关槽道湍流的特
。
方程进行了离散, 时间推进采用三阶征可