论文部分内容阅读
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展相应的研究工作。首先本文基于2563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<|w(r)|>而言，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<|w(r)|>的PDF分布及高阶矩随颗粒惯性的变化，从中验证了g(R)与<|w(r)|>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。