湍流圓管中納米顆粒運動及分布特性研究.pdf

1、納米顆粒兩相流廣泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)過程中，與我們的生活息息相關(guān)。因此對納米顆粒兩相流的深入研究具有重要意義。
　　本文采用歐拉-拉格朗日分析法，對湍流場中納米顆粒的運動及分布特性進(jìn)行研究。流場模擬部分應(yīng)用Fluent中提供的RSM模型結(jié)合雙層區(qū)壁面模型進(jìn)行模擬，顆粒相軌跡的分析借由C語言基于朗之萬方程編程實現(xiàn)，主要研究工作及結(jié)果如下：
　　(1)顆粒受力分析與物理模型的確立。通過算例分析比較顆粒在流場中所受到的各個力的

2、大小，明確受力情況，建立顆粒運動控制方程。結(jié)果表明對于所研究的0.01-1μm范圍內(nèi)的顆粒而言，其主要受到流體拖曳力、布朗力、Saffman升力、范德華力、潤滑力及重力作用。
　　(2)對于長直管道內(nèi)湍流場中納米顆粒的運動情及分布進(jìn)行分析。通常過數(shù)值計算方法研究了流體流速、流動狀態(tài)、管道長徑比等因素的影響，并給出了管道出口顆粒數(shù)密度及粒徑變化情況。結(jié)果表明：顆粒在管道上下壁面上的無量綱沉積速度隨流體流速的增大而增大。對相同流速情況

3、下，充分發(fā)展流場因流場湍動更強(qiáng)，其無量綱沉積速度要高于非充分發(fā)展的流場。當(dāng)保持管道口徑不變時，增加管段長度，相當(dāng)于延長了顆粒在管道中的停留時間，顆粒沉積于壁面的可能性增大，相應(yīng)的無量綱沉積速度增大。對于垂直管道，流體垂直下流時其無量綱沉積速度要大于流動方向垂直向上的情況。顆粒分布規(guī)律為，在管道出口處沿管道徑向方向顆粒數(shù)密度逐漸減小，顆粒的平均粒徑在逐漸增大。這主要是由于近壁處湍流擴(kuò)散作用下顆粒凝并的結(jié)果。
　　(3)對于存在障礙物