空间发展湍流气粒两相平面混合层的大涡模拟与统计

工程热物理学报 , 2002, 23(4): 495-498.

空间发展湍流气粒两相平面混合层的大涡模拟与统计

柳朝晖 ^1, , 李勇 ^2, , 郑楚光 ^3, , 周向阳 ^4,

1.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074

2.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074

3.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北,武汉,430074

4.Department of Mechanical Engineering, Univ. California at Riverside, USA

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(G1999022207) 国家自然科学基金(50006003)

关键词：大涡模拟 , 气粒两相流 , 平面混合层

LARGE EDDY SIMULATION OF GAS-PARTICLE TURBULENCE IN A SPATIALLY DEVELOPING PLANAR MIXING LAYER

本文对空间发展的湍流气固两相平面混合层流动进行了大涡模拟研究,其中气相亚网格尺度(SGS)使用结构函数模型,气相控制方程组采用SIMPLE方法求解,固体颗粒运动用拉格朗日方法计算.计算结果正确重现了流体涡结构的卷起、合并和破碎过程,以及小尺寸颗粒在涡边缘(低涡度区)的局部富集现象.对直径分别为42 μm、72 μm和135μm分别进行了模拟,并将统计结果和实验测量结果(Hishida et al[1])比较,表明两者的平均速度吻合很好,但颗粒数密度和脉动速度存在较明显的差异,因此有必要对亚网格应力和颗粒之间的耦合作用以及拟序结构的三维性对颗粒运动的影响开展深入研究.

参考文献

[1]	Hishida K;Ando A;Maeda M .Experiments on Particle Dispersion in a Turbulent Mixing Layer[J].International Journal of Multiphase Flow,1992,18(02):181-194.
[2]	Smagorinsky J.General Circulation Experiments with the Primitive Equations[M].Monthly Weather Review,1963:91-99.
[3]	Chein R;Chung J N .Simulation of Particle Dispersion in a Two-Dimensional Mixing Layer[J].AICHE Journal,1988,34:946.
[4]	Marcu B;Meiburg E .Three-Dimensional Features of Particle Dispersion in a Plane Mixing Layer[J].Physics of Fluids,1996,8:2266.
[5]	Qunzhen Wang;Kyle D. Squires .Transport of heavy particles in a three-dimensional mixing layer[J].Journal of Fluids Engineering: Transactions of the ASME,1998(3):613-620.
[6]	Leonard A .Energy Cascade in Large-Eddy Simulations of Turbulent Fluid Flows[J].Advances in Geophysics,1974,18:237-248.
[7]	Metais O;Lesieur M .Spectral Large-Eddy Simulation of Isotropic and Stably Stratifed Turbulence[J].Journal of Fluid Mechanics,1992,239:157-194.
[8]	Leonard B P .A Stable and Accurate Convective Modeling Procedure Based on Quadratic Upstream Interpolation[J].Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,1979,19:59-98.

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