考虑壁面粗糙度的双流体颗粒-壁面碰撞模型
考虑壁面粗糙度的双流体颗粒!壁面碰撞模型"
张夏#周力行
$清华大学工程力学系#煤的清洁燃烧国家重点实验室#北京%&&&’()
摘要*提出了考虑壁面粗糙度的双流体颗粒!壁面碰撞模型#将轨道模型中颗粒碰壁模型考虑壁面粗糙度和双流体模型中用概率密度函数积分法处理颗粒与光滑壁面碰撞模型的优点结合起来#引入壁面粗糙度对碰壁颗粒湍流影响的机理+数值模拟结果表明#由于考虑了各方向雷诺应力之间的相互转化#雷诺应力从平均运动中得到能量#以及壁面对运动的衰减作用等因素#包括摩擦系数,恢复系数,壁面粗糙度等物理参数的颗粒!壁面碰撞模型作为边界条件时#得到的结果与实验符合得更好+
关键词*气固两相流动-颗粒!壁面作用-二阶矩模型-两相湍流模型-数值模拟
中图分类号*./0文献标识码*1文章编号*%&&2!’3(&$4&&4)&4!&%(&!&0
56789:;<=>?@A N O1P Q R S T#N O.U V S!W S X Y $Z[\T]^_[X^‘a b X Y S X[[]S X Y#c^T^[d[eV T f‘]T^‘]e‘a g h[T Xg‘_f i j^S‘X‘a g‘T h# k j S X Y l i T U X S m[]j S^e#n[S o S X Y%&&&’(#g l S X T) I p F A@?B A*1\T]^S q T h!r T h h q‘h h S j S‘X_‘s[h T q q‘i X^S X Ya‘]r T h h]‘i Y l X[j ja‘]^l[j[q‘X s!‘]s[]_‘_[X^^r‘!\l T j[ ^i]f i h[X q[_‘s[h S j\]‘\‘j[s#^T t S X Y^l[T s m T X^T Y[‘a\T]^S q h[!r T h h S X^[]T q^S‘X_‘s[h jS Xf‘^lb i h[]S T X!b i h[]S T X T X sb i h[]S T X!V T Y]T X Y S T X_‘s[h j‘a^i]f i h[X^Y T j!\T]^S q h[a h‘r j u v X^l S j_‘s[h^l[[a a[q^‘a r T h h]‘i Y l X[j j‘X^l[ \T]^S q h[^i]f i h[X q[S j^T t[XS X^‘T q q‘i X^u c S X q[^l[_‘s[h S X q h i s[j^l[a]S q^S‘Xq‘[a a S q S[X^#][j^S^i^S‘Xq‘[a a S q S[X^T X s r T h h]‘i Y l X[j j#T X s l[X q[T q q‘i X^j a‘]^l[^]T X j h T^S‘X‘a w[e X‘h s j j^][j j[j S Xs S a a[][X^s S][q^S‘X j#^l[T f j‘]\^S‘X‘a ^i]f i h[X^[X[]Y ea]‘_T m[]T Y[_‘^S‘XT X s^l[T^^[X i T^S‘X‘a\T]^S q h[_‘^S‘Xf e^l[r T h h#‘X[q T XY[^f[^^[]][j i h^ r l[XS X q‘]\‘]T^S X YS^S X^‘^l[j[q‘X s!‘]s[]_‘_[X^_‘s[h a‘]j S_i h T^S X Y^r‘!\l T j[^i]f i h[X q[u k l[x[]‘!Y]T s S[X^ f‘i X s T]eq‘X s S^S‘X j S X\][m S‘i j][a[][X q[j_T eY S m[a T h j[][j i h^j u y C z67@=F*Y T j!\T]^S q h[a h‘r j-\T]^S q h[!r T h h S X^[]T q^S‘X-j[q‘X s!‘]s[]_‘_[X^_‘s[h-^r‘!\l T j[^i]f i h[X q[_‘s[h-X i_[]S q T h j S_i h T^S‘X 现有的气固两相流动的各种二阶矩两相湍流模型#基本上都能够合理地预报出两相时平均速度场#但不能合理地预报两相湍流脉动+两相雷诺应力各分量的模拟结果与实验值之间尚存在较大的差别+一个重要原因是忽略了颗粒和壁面碰撞的机理+实验中已经发现#颗粒碰壁后#特别是在弯道中#颗粒湍流脉动显著增大+目前文献中应用十分简化的颗粒相边界条件#例如#设壁面处颗粒法向速度和浓度法向梯度为零#切向速度梯度为零#雷诺应力梯度为零{%|等+ 近年来在双流体模型的颗粒相边界条件方面#不同研究者提出了不同的思路#大致分为两种*概率密度函数方法和直接积分方法+概率密度函数方法又可以分为两类*概率密度函数输运方程方法和概率密度函数!双流体方法+在概率密度函数输运方程方法中{4|# 第’卷$4&&4)第4期 燃烧科学与技术 }~!L"I#~9E~H$!%5&~"%E&’"E’I"(5’E)"~#~*+ ,‘h u’$4&&4)P‘ - --------------------------------------------------------------------- u4 "收稿日期*4&&%!&2!%%+ 基金项目*国家重点基础研究专项经费资助项目$Q%...!&444!&’)+ 作者简介*张夏$%.3%/)#男#博士研究生+b!_T S h*N l T X Y W S T..0_T S h j u^j S X Y l i T u[s i u q X+ 万方数据