【摘 要】
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运用大涡模拟的方法对充分发展方管湍流中的颗粒运动进行研究.其中,流动雷诺数(基于体积速度与方管宽度)为25 000,83 000和10 320.计算颗粒轨迹的运动方程包括牵引力,升
【机 构】
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厦门大学能源学院,厦门361005UniversityofLeeds,SchoolofProcess,EnvironmentalandMaterialsEngineering,InstituteofP
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运用大涡模拟的方法对充分发展方管湍流中的颗粒运动进行研究.其中,流动雷诺数(基于体积速度与方管宽度)为25 000,83 000和10 320.计算颗粒轨迹的运动方程包括牵引力,升力,浮力和重力.流体相计算结果与实验数据以及直接数值模拟数据吻合良好.计算结果显示,方管截面的二次流动对管中颗粒的沉淀过程影响很大.在该流动的影响下,具有高惯性力的颗粒(颗粒Stokes数大于12.38)倾向于沉积在靠近方管的角落处,但低惯性力颗粒(颗粒Stokes数小于6.43)多沉积在管道底部的中心.研究证明,流动的雷诺数、颗粒大小、牵引力、剪切升力和重力都影响颗粒的沉降.计算结果发现在竖直方向发生的颗粒沉降随着Renylods数的增加而增加但同时在水平方向上发生的却在减小.颗粒的沉积速度随着颗粒粒径增大而增大,也随流体Reynolds数的增大而增大,两个因素也导致颗粒沉积在管道角落处.从力学角度分析,在竖直方向上重力对颗粒作用明显,在横向方向是牵引力作用更大.升力对颗粒的作用是随着颗粒粒径增大而变大,随着颗粒靠近壁面而逐渐作用明显.所以升力是导致颗粒积聚在管道角落处的另外一个因素.总而言之,在本工作中3种流动中的所有颗粒沉降都可用自由模型来描述.
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