均匀湍流内湍流亚网格尺度颗粒碰撞研究

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1、分类号学号M201170925学校代码10487密级硕士学位论文均匀湍流内湍流亚网格尺度颗粒碰撞研究学位申请人熊：琰学科专业：热能工程指导教师：柳朝晖教授答辩日期：2014年1月6日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringThesub-gridscaleeffectonparticlecollisionsinhomogeneousisotropicturbulenceCandidate:XiongYanMajor:T

2、hermalEngineeringSupervisor:Prof.LiuZhaohuiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要气固两相流中颗粒相与流体输运相间的交互作用是个十分复杂的问题，在大涡模拟的背景框架下，亚

4、格子流体对湍流下颗粒运动、碰撞影响作用的研究是当下多相流领域研究的热点问题。本文以均匀各向同性湍流为背景流场，对湍流内亚格子流体对颗粒碰撞的影响开3展相应的研究工作。首先本文基于256的DNS流场获取稳态下的碰撞统计数据，获得了径向分布函数g(R)与径向相对速度等对颗粒惯性Stk的依赖关系。接着，通过对DNS流场进行过滤操作获得了过滤流场即FDNS流场，并进行碰撞检测以进行对比，分析可知过滤后g(R)的大小变化随Stk增大呈现出相反的变化行为，颗粒惯性较小时g(R)减小而Stk>2.0后，g(R)会略大于DNS中的值。对于径向相对速度<

5、w(r)

6、>而言

7、，过滤会导致其下降，且明显对小惯性颗粒的影响更大。与此同时，考虑了<

8、w(r)

9、>的PDF分布及高阶矩随颗粒惯性的变化，从中验证了g(R)与<

10、w(r)

11、>间存在密切联系，指出负向的径向相对速度是导致颗粒局部富集的直接原因。接着以两点PDF方法为理论基础，通过提取流场特征结构量及碰撞统计量的指数率随颗粒惯性的变化规律，验证了该理论在有限惯性区间的适用范围，并将颗粒碰撞问题拓展成颗粒的两点漂移-扩散问题。文中简要介绍了采用单颗粒SGS下Lagevin模型对颗粒碰撞问题的影响作用，指出单点的PDF模型不能对颗粒碰撞率进行正确的模化。关键词：大涡模拟碰撞核函数

12、均匀湍流局部富集效应本文受国家重大基础研究项目(51276076)经费资助I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTheinternalmechanismoftheinteractionbetweenfluidandsolidparticlesisaverycomplexissueandneedstobestudiedindepth.Inthecontextoftheframeworkoflarge-eddysimulation,thestudyoftheeffectofthesubgridfluidonparticlemotionandcol

13、lisionundertheinfluenceofturbulenceispresentmultiphaseflowhotissuesinthisfield.UnderthebackgroundofhomogeneousisotropicturbulenceflowfieldInthispaper,weconductcorrespondingresearchworksontheimpactofsubgridfluidontheparticlecollisioninthispaper.Firstly,basedonthedirectnumericalsim

14、ulationofflowfieldwith3256grids,thedepen