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《利用考虑壁面粗糙度的双流体颗粒_壁面碰撞模型模拟气_粒两相水平槽道流动_(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、f1.笙并乎选展第”6卷第1期2006年,月一利用考虑壁面粗糙度的双流体颗粒壁面碰撞一’模型模拟气粒两相水平槽道流动张夏周力行,,1清华大学工程力学系煤的清沽姗烧国家重点实验室北京。。。84一.摘要建立了考虑壁面粗糙度的双流体颗粒壁面碰撞模型该模型包括壁面摩擦、恢复、特别,、是壁eynoldS面粗糙度等影响碰撞的因素因此体现了壁面上各方向R应力之间的相互转化湍流动能从平均运动中得到能量以及壁面对运动的衰减作用,给出了壁面粗糙度对颗粒湍流的影响.一,,将本模型应用于气粒两相水平槽道流动并用PDPA测量结果验证结果表明当前常
2、用于颗粒相的零梯度边界条件和其他碰撞模型可能给出错误的结果,本模型则给出比较符合实际的结果.一一关键词气粒两相流动抽道流动二阶矩两相湍流模型颗粒壁面碰摘壁面粗糙度数值模拟一..,受限气eynolds粒两相流动常用于工业过程中到目前方向R应力之间的重新分配实际上壁面为止,包括二阶矩,.模型在内的各种两相流动双流体总是具有一定的粗糙度其大小与粒径相当这,,,,模型能够很好地模拟两相时平均速度场但还不样当壁面被处理成光滑表面时随着碰撞次数的.-能恰当地预报两相ReynoldS应力闭对于受限气增加,法向速度将不断减小,直到为零.
3、但实际情粒流动,这种结果是由两相湍流模型等很多原因引况并非如此.相反地,考虑壁面粗糙度时,从局部,,起的其中一个重要原因是目前常用的颗粒相壁面看碰撞前后的速度关系仍然遵守动量定理但是从边界条件过于简化,例如,壁面处颗粒法向速度为全局看入射速度将会在不同方向间重新分配.,、、,一-零数密度轴向切向速度和ReynoldS应力的法另一方面在Iagrange颗粒轨道模型的颗粒,一,向梯度为零等也就是说没有正确处理颗粒壁面碰壁面碰撞模型中Msumotoat等叫考虑了颗粒形状.一,,8,,-atsumoto仁】si〔9〕oer撞效应
4、对于颗粒壁面碰撞并不频繁的流动这种因素M等Tuj等stnm.,e‘。习,ran[简化不会引起严重误差而对于碰撞频繁的流动fld[Fk等川利用虚拟壁面方法考虑了壁面.这种简化可能会给出错误的结果,粗糙度因素这种方法能够很好地考虑碰撞的随机,.,20世纪90年代以来人们提出了各种方法处性尽管这种边界条件不能直接用于双流体模型.理双流体模型框架下的颗粒相边界条件这些方法,但是轨道模型中的虚拟壁面方法能够用来建立二一可:PDF)‘〕一.以分为两类概率密度函数(方法阱和直阶矩双流体两相湍流模型的颗粒壁面碰撞模型接积分方法际6〕.前
5、者考虑了碰撞对壁面边界条件本文作者已经提出了考虑壁面粗糙度的双流体,,一,的影响因此边界条件包含恢复系数和摩擦系数颗粒壁面碰撞模型并将其应用于模拟突扩和旋流而后者不考虑碰撞机理,因此给出的边界条件不包气一粒两相流动沁3.本文将这种模型应用于模拟.,s’3一含恢复系数和摩擦系数但是这些方法都没有考Kusin等〔」测量过的气粒两相水平槽道流动进行,.虑壁面粗糙度的作用因此不能正确模拟壁面上各验证2005一。7一08收稿,2005一08一30收修改稿‘:一一国家重点基础研究发展规划专项经费资助项目子课题(批准号G199。22。
6、8).:za.Emailhangxi@imeehaeen直鱿并手选展第16卷第1期2006年飞月一一1323“‘2(。1考虑壁面粗糙度的双流体颗粒壁面碰撞石而l+)+模型。‘2。。不可仁3e一(2一厂一厂)]十利用颗粒轨道模型中考虑恢复、摩擦和壁面粗.‘2。一,介(1+2)(糙度的颗粒壁面碰撞模型和双流体模型中的概率可不6),密度函数积分方法并考虑到任何变量的净流量等,(1)(6)式构成二阶矩两相湍流模型的颗粒相壁于其进入和禽开壁面的流量之和可以获得如下考一,.一:面边界条件式中符号的意义参见本文附录(1)虑壁面粗糙度的
7、颗粒壁面碰撞模型,,式为颗粒相数密度壁面边界条件显然它只与,一+‘一、.2、了1n乙1、.声夕称如(11)(、壁面附近流场内颗粒数密度颗粒相法向平均速岩划,度和脉动速度均方根之比以及碰撞过程的恢复ppl。I·‘2,云(五+石f)‘一,一(合)系数有关因为这几个量影响运动到壁面以及与壁面碰撞后从壁面反弹的颗粒数量.(2)和(3)式一r313刃3a‘’plp,,(石一瓦f)(3).,UV一V为颗粒相平均速度壁面边界条件由(2)式可见一UV{3一。‘2[2一尸(1+e)〕}+轴向/切向平均速度不仅与入射的法向和轴向/切可不万,
8、向平均速度有关还与摩擦系数和壁面粗糙度倾,,1+e。‘2角有关它随人射轴向/切向平均速度的增大和石下万()[3厂+(1一2尸)〕+法向平均速度、摩擦系数、壁面粗糙度倾角的减一233一。‘2(e.,,,叭石f[Z+3)〕+小而增大另外它总是小于人射速度这与理想镜面反射不同.减小是由摩擦引起的能量损耗一31a‘2e一un
