涡流和旋转流场中颗粒聚集特性研究

发布时间：2024-04-11 18:57

　　颗粒在涡流和旋转流场中运动的研究在自然界以及工业生产中都有着广泛的应用背景。同时,颗粒的选择性聚集也是含有颗粒相的两相流中一种很常见的现象。本文通过CFD-DEM方法对颗粒在涡流和旋转流场中的聚集特性进行了数值模拟研究,包含气-固和液-固两部分。两相之间的耦合同时考虑了单向和双向耦合的情况,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用硬球或软球模型来处理。第一部分对重颗粒在圆形有界区域内由两个旋转小圆柱诱导的涡流场中的聚集特性进行了研究,属于气-固两相流系统。运动边界以及大的圆形壁面采用浸入边界法(IBM)处理,详细研究了颗粒斯托克斯数、流场雷诺数、旋转小圆柱中心与圆形区域中心之间的距离和颗粒数目对结果的影响,并对单向和双向耦合的结果进行了对比。结果发现,在单向耦合下存在5种稳定的颗粒聚集状态,双向耦合下颗粒运动更加不规律,稳定聚集状态消失;随着斯托克斯数和雷诺数的增大,更多的颗粒会聚集在圆形壁面;然而随着旋转小圆柱中心与圆形区域中心距离的增加,聚集在圆形壁面上的颗粒数目将减少;另外,由于两相之间的相互作用,双向耦合下比单向耦合下会有更多的颗粒聚集在圆形壁面。这一部分的研究背景与气旋式分离机...

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【部分图文】：

图1.1（a）火山爆发（来源https://www.orego

浙江大学硕士学位论文第一章11绪论本章首先介绍了含有颗粒的两相流的应用背景以及颗粒的选择性聚集现象，接着对颗粒在涡流和旋转流场中运动的研究进行了综述，最后对本文的研究内容和创新点进行了简要介绍。1.1引言含有颗粒相的两相流动在自然界和工业应用中都是很常见的。这种流动的特点是离散的....

图1.2两种典型的流化床：（a）鼓泡流化床；（b）循环流化床（Gómez-Barea和Leckner,2010）

浙江大学硕士学位论文第一章2图1.2两种典型的流化床：（a）鼓泡流化床；（b）循环流化床（Gómez-Barea和Leckner,2010）。以将浮游植物看作一个个微小颗粒，通过研究颗粒和海洋中大尺度旋涡的相互作用来研究浮游植物在海洋中的输运和富集情况。图1.3浮游植物在海洋旋涡....

图1.3浮游植物在海洋旋涡中的分布（来源https://www.instagram.com/p/Bll4dABgSYw/）

浙江大学硕士学位论文第一章2图1.2两种典型的流化床：（a）鼓泡流化床；（b）循环流化床（Gómez-Barea和Leckner,2010）。以将浮游植物看作一个个微小颗粒，通过研究颗粒和海洋中大尺度旋涡的相互作用来研究浮游植物在海洋中的输运和富集情况。图1.3浮游植物在海洋旋涡....

图1.4气旋式分离机结构（Brouwers,1996）

浙江大学硕士学位论文第一章3图1.4气旋式分离机结构（Brouwers,1996）。1.2颗粒的选择性聚集在含有颗粒相的两相流中，很常见的一种现象就是颗粒的选择性聚集（Preferentialconcentration），具体表现为流场中颗粒浓度分布不均匀，有些区域颗粒浓度较高，....

本文编号：3951003