湍流分离流中颗粒的扩散机制

邱骁,丁珏,王忠杰,翁培奋

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海　200072)

湍流分离流中颗粒的扩散机制

邱骁,丁珏,王忠杰,翁培奋

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海200072)

后台阶流动包含分离流重要的流动特性,采取欧拉-拉格朗日耦合算法对后台阶分离流动中颗粒扩散运动进行数值研究.气相场采取大涡模拟方法,亚格子模式基于标准的Smagorinsky模式,颗粒相运动采取轨道法模拟.计算所得气相的流向平均速度和平均脉动速度与实验结果吻合较好,验证了模型和方法的正确性.基于此,数值分析后台阶两相流动的特性以及流场涡结构的发展和演化过程.结果表明：两相流中颗粒的扩散特性既受到颗粒粒径的影响,又与颗粒和涡结构的相互作用时间有关.后台阶流场中增加结构物时,流场涡结构发生变化,即与扰动源保持一定距离后,涡数量增多,流场中颗粒分布不均匀,较多颗粒聚集在涡的外缘.

后台阶流动；分离流；欧拉-拉格朗日方法；气粒两相流动；大涡模拟

在自然界和工程应用中,气粒两相流是一种普遍存在的湍流流动现象,如锅炉中煤粉颗粒的燃烧、发动机内燃料的扩散和运动、循环流化床内的流动、大气环境气溶胶的扩散等.尽管气粒两相流动广泛存在,但是人们对颗粒与气相的相互作用机制的认识较为缺乏.目前,仅有少数几种气粒两相流动的相互作用机制能够通过分析得到.现实中的气粒两……