【摘要】：研究顆粒在流體剪切作用下的運動特性是理解和預測顆粒懸浮流流動行為的關(guān)鍵.當流體的慣性不能忽略時,顆粒的運動往往變得非常復雜.本文采用格子Boltzmann方法對中等雷諾數(shù)下橢圓顆粒在剪切流中的旋轉(zhuǎn)運動進行了模擬.首先,研究了雷諾數(shù)(0Re 170)的影響,結(jié)果表明當雷諾數(shù)低于臨界值時,顆粒以周期性的方式旋轉(zhuǎn),角速度最小時對應的長軸方向隨著雷諾數(shù)的增大而逐漸遠離水平方向,而且這一傾角與雷諾數(shù)呈分段線性關(guān)系;當雷諾數(shù)大于臨界值時,橢圓形顆粒最終保持靜止狀態(tài),且靜止時的轉(zhuǎn)角與雷諾數(shù)呈冪函數(shù)關(guān)系,雷諾數(shù)越大,轉(zhuǎn)角越小,橢圓的長軸越遠離水平位置.其次,研究了橢圓顆粒的長短軸之比α(1α10)的影響,結(jié)果表明顆粒旋轉(zhuǎn)的周期與α呈冪函數(shù)關(guān)系,α越大,顆粒旋轉(zhuǎn)周期越小.此外,當α超過臨界值時,顆粒也在水平位置附近保持靜止狀態(tài),此時的轉(zhuǎn)角與α也呈冪函數(shù)關(guān)系,α越大,轉(zhuǎn)角越小.研究還發(fā)現(xiàn),當雷諾數(shù)較大時橢圓顆粒在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生過沖現(xiàn)象.
[Abstract]:It is a key to understand and predict the flow behavior of suspensions by studying the motion characteristics of particles under the action of fluid shear. When the inertia of the fluid can not be ignored, the movement of particles often becomes very complicated. In this paper, the lattice Boltzmann method is used to simulate the rotational motion of elliptical particles in shear flow with medium Reynolds number. Firstly, the influence of Reynolds number (0Re 170) is studied. The results show that when Reynolds number is lower than the critical value, the particle rotates periodically, and the direction of the long axis moves away from the horizontal direction with the increase of Reynolds number. Moreover, there is a piecewise linear relationship between the inclination angle and Reynolds number. When the Reynolds number is larger than the critical value, the elliptical particle will remain at rest, and the angle of rotation and Reynolds number will be power function. The larger the Reynolds number is, the smaller the rotation angle is, and the longer the axis of the ellipse is far away from the horizontal position. Secondly, the effect of the ratio 偽 (1 偽 10) on the long axis of elliptical particles is studied. The results show that the period of particle rotation is a power function, and the larger a is, the smaller the rotation period of particles is. In addition, when 偽 exceeds the critical value, the particle also remains in a stationary state near the horizontal position, and the rotation angle is also a power function relationship with 偽. The larger 偽, the smaller the rotation angle. It is also found that when the Reynolds number is large, the elliptical particles will overshoot in the process of rotation.
【作者單位】： 中國計量大學計量測試工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(11272302,11132008) 浙江省自然科學基金(LY15A020004)資助項目
【分類號】：O357.1;O347.7

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李明軍,高智;強粘性剪切流穩(wěn)定性方程組的簡化及計算判據(jù)[J];工程數(shù)學學報;2004年06期

2 侯映安;縫隙剪切流的流向問題[J];液壓與氣動;1996年04期

3 孫立潭;再論層結(jié)流體平行剪切流的不穩(wěn)定性(Ⅰ)[J];水動力學研究與進展(A輯);1997年01期

4 宮兆新;魯傳敬;黃華雄;;二維細胞在剪切流中的運動特性[J];應用力學學報;2008年04期

5 蔣運幸;謝錫麟;麻偉巍;;實驗研究平面對稱剪切流中的螺旋渦[J];水動力學研究與進展A輯;2013年05期

6 趙漢中,翟大熙;大雷諾數(shù)線性剪切流繞圓柱的分離流動[J];力學學報;1990年04期

7 劉兆存,金忠青;二維平行壁面剪切流失穩(wěn)內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)初探[J];水利水電科技進展;1995年03期

8 何鐘怡,史守峽;線性剪切流中大分子的動力模型[J];哈爾濱建筑大學學報;1999年01期

9 萬占鴻;林建忠;孫志林;;三維剪切流場中纖維取向張量封閉格式的研究[J];浙江大學學報(工學版);2008年01期

10 謝濤;章?lián)P忠;王愛科;;交變暨靜態(tài)剪切流對湍流抑制的互斥性分析[J];核聚變與等離子體物理;2011年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙紅亮;凌國燦;牛家玉;;非均勻尾跡型剪切流中的旋渦演化控制初步探索[A];第十屆全國分離流、旋渦和流動控制會議論文集[C];2004年

2 蔣運幸;謝錫麟;余飛龍;麻偉巍;;平面對稱剪切流中螺旋渦的實驗研究[A];第十一屆全國水動力學學術(shù)會議暨第二十四屆全國水動力學研討會并周培源誕辰110周年紀念大會文集（上冊）[C];2012年

3 姜雪梅;董守平;王彥麗;劉國彪;張紅光;;粘性剪切流場中變形液滴的受力分析[A];第十一屆全國非線性振動學術(shù)會議暨第八屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

4 葛斐;王雷;陸維;洪友士;;剪切流中大長細比圓柱體的二維渦激振動[A];第九屆全國水動力學學術(shù)會議暨第二十二屆全國水動力學研討會論文集[C];2009年

5 吳雪松;;剪切流中非線性超音速不穩(wěn)定波的發(fā)聲機理及特征[A];2003’全國流體力學青年研討會論文集[C];2003年

6 姜雪梅;董守平;王彥麗;劉國彪;張紅光;;粘性剪切流場中變形液滴的受力分析[A];第十一屆全國非線性振動學術(shù)會議暨第八屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議論文集[C];2007年

7 劉兆存;肖勇;;二維平行壁面剪切流內(nèi)部結(jié)構(gòu)初探[A];第五屆全國水動力學學術(shù)會議暨第十五屆全國水動力學研討會文集[C];2001年

8 邢超;羅紀生;;剪切流的氣動聲學數(shù)值模擬中邊界處理的研究[A];2003空氣動力學前沿研究論文集[C];2003年

9 凌國燦;趙紅亮;牛家玉;;兩類尾跡型剪切流中的旋渦位錯[A];第十七屆全國水動力學研討會暨第六屆全國水動力學學術(shù)會議文集[C];2003年

10 俞煒;周持興;;黏彈性體系中液滴在剪切流場中凝聚的模擬研究[A];中國力學學會學術(shù)大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

相關(guān)博士學位論文 前6條

1 李靈杰;外加剪切流下三維磁重聯(lián)動力學過程的研究[D];浙江大學;2016年

2 李家輝;同時存在剪切磁場和剪切流的等離子體的不穩(wěn)定性研究[D];浙江大學;2012年

3 陳誠;剪切流擾動的瞬態(tài)增長及其控制[D];中國科學技術(shù)大學;2011年

4 周林;可壓縮自由剪切流的線性穩(wěn)定性及噪聲機理研究[D];中國科學技術(shù)大學;2012年

5 李甘牛;撞擊剪切流的實驗研究[D];南京航空航天大學;2003年

6 謝錫麟;開放流場空間動力學行為的一種實驗研究框架及幾類經(jīng)典流場研究[D];復旦大學;2005年

相關(guān)碩士學位論文 前9條

1 李子龍;明渠流條件下丁壩水流特性研究[D];上海交通大學;2015年

2 乜云利;自容式湍流剖面觀測儀設計與試驗研究[D];中國海洋大學;2015年

3 莊秀玲;自由剪切流中相干結(jié)構(gòu)的非線性動力學[D];天津大學;2014年

4 徐田雨;剪切流傳感器與水下滑翔機集成應用研究[D];天津大學;2015年

5 張彥斌;振動剪切流過濾過程及其強化性能的研究[D];大連理工大學;2007年

6 邢超;剪切流中氣動聲學的數(shù)值模擬研究[D];天津大學;2003年

7 王慶亮;兩相剪切流霧化法微膠囊制備技術(shù)的機理、實驗及應用[D];南京理工大學;2014年

8 李明遠;具有一類剪切背景流的強非線性長波[D];內(nèi)蒙古大學;2012年

9 陳寶闊;剪切流傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能測試[D];天津大學;2012年

，

本文編號：2356265