基于欧拉双流体模型对气固喷射器三维数值仿真

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1、万方数据FLUIDMACHINERYV01．39，No．5，20lO文章编号：1005一0329(2010)05—0024一05基于欧拉双流体模型对气固喷射器三维数值仿真鲍仲辅，杜群贵，谢恺(华南理工大学广东广州510640)摘要：基于欧拉双流体和颗粒动理学理论，对一种圆柱气固喷射器里的两相流流动做了数值模拟。结果表明，喷射器开始丁作时会有一股浓度较大的颗粒流脉动。在喷射器进入稳定工作状态后，可以发现一开始管底浓度较大，但是沿轴向方向浓度有所下降，同时在径向均匀分布开。另外，还和一种矩形喷射器的仿真结果做了对比，证明在防止颗粒聚集方面的性能，圆柱喷射器是优于矩形喷射器的。关键词：气吲喷射器

2、；欧拉双流体；颗粒动理学；数值仿真中图分类号：TKl6；TQ027．3文章标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．05．006Three-dimensionalN啪ericalSimulationonG嬲-soHdInjectorwithElllerianTwo-nuidM0deIBA0Zhong—fu，DUQun-guj，XIEKai(SouthChinaUnivel弓ityofTbchnology，Guangzhou5l(，640，China)Abstmct：Anumericalsimulationofthegas·solidph船enowinac

3、yJindricalinjectorhasbeenperfo咖edb鹳edoneuleriantw0一nuidmodel锄dkjnetictheoryofgranular{10w．someconclusionsc卸t)eobtainedasfoIlows．Firstly，atthebe百nning，therei8anowpulsationof80lidp丽cles．Secondly，aftertlleinjector90ingintothestabilit)rcondition，thevolumefhctionofsoljdpar．ticlesishighattheenre锄ce0fthe

4、i11jectora11ditreducesgraduallyalongtheaxiaJderection．Atthesametime，山esolidp矾i·cksspeadtothemdialderection．I丑stly，acomp拍sonbenve即arec咖gularinjector锄dacylindricalinjectorh酗beenmade．Itisfoundthatsolidparticle8aree舾ytocumulateinarectangularinjectorandtheyh删ycumulateinacylinddcaJinjector．Keyword：g船喝ol

5、idinjector；euleriantwo-fuidmodel；kinetic￡heoryof掣彻ularnow；numericalsimulationl前言气固喷射器是利用流体传递质量和能量的设备，是一种气力输送系统中最常见的供料方式之一。但是截止目前，对于气固喷射内部复杂的流动特性的认识和研究依然不足。近年来随着数值计算技术的发展，CFD数值仿真已经是研究流体的重要方法。其基本原理是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。目前国内外已有学者对两相流做了一些研究¨订J。主要有两种模型：一种是欧拉一拉格朗日模型，另一种是欧拉双流

6、体模型。在用欧拉一拉格朗日模型对水平气力输送和气固喷射器内流场进行数值模拟这个方面最具有代表的是日本的收稿日期：2009一lO一20修稿日期：2010—04一12Ts嶂和我国的熊源泉，在利用欧拉一拉格朗日模型描述流场的同时结合了离散单元法来考虑颗粒之间以及颗粒与管肇之间的相互作用，从而较为精确地模拟了气固两相流的运动情况。k5】。欧拉一拉格朗日模型对流场中的每一个颗粒进行跟踪，所以能精确考虑颗粒之间的碰撞、接触及摩擦，模型中的人为假设很少，但同时也带来了问题，即计算量很大。相比之下欧拉双流体模型，采用基于分子动力学的颗粒动理学理论建立了颗粒相流体的控制方程，该模型以颗粒的非弹性碰撞作为颗粒

7、相能量的耗散方式，将颗粒流中颗粒的相互碰撞、摩擦以及其他能量的耗散方式都转化为相应的粘度来考虑。因此不需要对每个颗粒进行跟踪，所以计算相对简单的多。对于同样规模的问题使用同样的计算资源，用欧拉一拉格朗日万方数据20IO年第38卷第5期流体机械模型需要数月才能求解，而用欧拉双流体求解只需要几天。在用欧拉双流体模型对气固喷射器内流场进行数值模拟这方面最具有代表的是东南大学王小芳∞J。本文就是基于欧拉双流体模型对一种圆柱气固喷