三维颗粒(群)沉降的格子Boltzmann全解析数值模拟

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gailuen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
颗粒-流体系统广泛存在于环境工程、生命科学以及工业应用等领域,其中对于悬浮颗粒运动规律,尤其是颗粒群的运动规律是多相流领域的一个热点难点问题。本文采用格子Boltzmann方法(LB)+附件边界应力方法(EBF)+MPI并行程序来模拟悬浮颗粒(群)的运动规律,颗粒的运动由牛顿运动方程进行描述,颗粒与颗粒颗粒之间的碰撞采用Glowinski等人2001年提出的碰撞模型进行处理。本文主要研究的是三维单、双颗粒以及颗粒群的运动规律及背后存在的机理。  首先,本文模拟了壁面边界条件下不同初始位置对颗粒运动的影响以及不同周期边界条件对颗粒运动的影响。在壁面边界条件下,单颗粒位于不同初始位置时虽然起初会对速度有微弱影响,但并不影响其最终沉降速度;初始位置处于非中心位置时,颗粒会产生旋转运动。对于不同边界条件下单颗粒的运动进行研究,我们发现单颗粒在自由边界条件下沉降的最快,其次是周期边界,最后是壁面边界。  其次,本文详细分析了等粒径颗粒和非等粒径颗粒的运动规律,在非等粒径颗粒的研究中我们发现小颗粒在上时出现了多个临界值,包括粒径比、初始间距、密度比,这些临界值将颗粒运动分成两个区域,一个是能发生 DKT现象的区域,另一个则是不能发生DKT现象的区域,而能不能发生DKT现象的关键在于不同参数下颗粒尾涡的吸引能不能导致后面颗粒在一定时间间距内赶上前面颗粒。  最后,本文对颗粒群运动进行了模拟研究,包括不同初始位置对颗粒群运动的影响以及100数量级和1000数量级颗粒群的模拟,通过对速度及其统计量分析、位置及其统计量分析、颗粒流体相互作用分析使得我们对于颗粒群整体运动规律和机理有了一定的认识。另外本文针对颗粒群系统的Ga和体积分数进行了研究,Ga较小时颗粒竖直沉降平均Re的震荡微弱,Ga较大时,颗粒竖直沉降平均Re的震荡强烈,颗粒-流体及颗粒-颗粒间的相互作用明显,流场涡量值较大,涡结构由平滑到皱褶再到破碎、脱落。
其他文献
本文通过对荣华二采区10
期刊
改性聚乳酸材料与单纯的PLA材料相比在理化性能及生物应用等方面具有明显的优势,因此成为组织工程材料研究的热点。本研究是将具有良好生物性能的聚乙二醇(PEG)单体引入到聚乳
图像配准(Image registration)就是将两幅或多幅图像进行匹配、叠加,这些图像可以是不同时间、不同传感器(成像设备)或不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)获取的。图像
经济法是经济学院中重要的课程之一,通过该课程的教学能够培养学生对社会主义的商品经济关系有一个较为全面、系统的认识,该课程基于应用型人才培养,属于基础课程之一.但是就
浙江省“最多跑一次”改革是大数据时代政务服务模式创新的地方探索,其形成的以人民为中心的公共管理范式,扭转了以往政府中心主义的治理逻辑,是实质性推进简政放权和“放管
理想信念是人们对未来的向往和追求,理想信念一旦形成就会成为支配、左右人们行为选择的依据和活动的精神动力.伴随着中国特色社会主义进入新时代,深入开展理想信念教育,是加
本文通过引入氧的折算发热量这一概念,结合正、反平衡计算原理,推导出在线计算锅炉效率的计算方法;针对某电厂300MW四角切圆燃煤锅炉的飞灰含碳量特性,应用人工神经网络的非
多接收者签密方案作为一对多的通信方式,相比传统的先签名后加密,能在一个逻辑步骤内同时进行签名和加密操作,大大提高了效率,减少了通信成本,成为近年来的一个研究热点。现有的大
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效低污染的新型能量转换装置。SOFC工作温度高(800~1000℃),可以使用多种燃料作为原料气;其能量转化率不受“卡诺循环”的限制,可达到50%~60%。另外,SOFC还具有寿命长、成本低、综合热电效率高等优点,有非常好的发展前景,很多国家都很重视对SOFC的研究开发工作。 本文从SOFC的工作机理出发,利用电化学和热力学知识建立SOFC本体的能量平衡
为研究复杂应力状态下高温低周疲劳短裂纹的群体演化行为,对16MnR材料进行了高温低周疲劳试验,试验温度400℃,采用圆柱形缺口试样.为得到宽范围内的疲劳短裂纹扩展数据,分别