【摘要】：顆粒的沉降及遷移不僅普遍存在于自然界,而且具有廣泛的工業(yè)生產(chǎn)背景,一直以來都是流體力學中的一個經(jīng)典問題。本文采用基于動量交換的格子Boltzmann方法對上述兩者進行了直接的數(shù)值模擬,主要的研究工作及結(jié)果總結(jié)如下:(1)針對顆粒雷諾數(shù)范圍為5≤Re≤12的雙顆粒沉降進行了數(shù)值計算,主要關(guān)注顆粒之間的密度差異k對其周期性振動的影響。顆粒沉降特性可以分為三個階段,即當Re較小時,顆粒橫向的振動幅度隨k的增大而減小,當Re較大時則正好相反。介于以上兩者中間存在一個臨界雷諾數(shù),在此雷諾數(shù)附近,顆粒的沉降同時具有以上兩種特征。此外,本文還研究了兩個顆粒的穩(wěn)定沉降結(jié)構(gòu)以及重顆粒擺脫輕顆粒的條件。(2)對于通道雷諾數(shù)范圍為20≤Re≤120的單顆粒在彎曲通道中的遷移做了模擬計算�？紤]了雷諾數(shù)、顆粒密度以及顆粒初始位置的影響。數(shù)值結(jié)果包括流線、顆粒軌跡、平衡位置和顆粒在通道中遷移的時間。當Re較大時,顆粒的平衡位置與其初始位置無關(guān)。此外,存在一個臨界的密度比,此時顆粒在通道中遷移速度最快。(3)在相同條件下的彎曲通道中,分別放置2,8和16個顆粒進行直接數(shù)值模擬。重點研究了通道雷諾數(shù),顆粒數(shù)量以及顆粒初始位置分布的影響。當顆粒的數(shù)量為2,雷諾數(shù)越大,位于通道中心線上側(cè)的顆粒與同側(cè)壁面的間距越大。另外,下側(cè)的顆粒遷移的速度均會大于上側(cè)的顆粒。當顆粒的數(shù)量為8和16時,雷諾數(shù)越大,初始位置位于中心線同側(cè)的顆粒的遷移軌跡分別越接近于一條曲線。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O35
【圖文】：

即假設顆粒與壁面碰撞后速度逆轉(zhuǎn)，壁面上碰撞后的分布函數(shù)：( , )= ( ,)if i ff x t f x t(2中iic c (ci指向壁面)。圖 2.2 所示的是 D2Q9 模型，執(zhí)行遷移過程后，圖心點處已知的分布函數(shù)有 f0、f2、f3、f4、f6、f7，未知量有 f1、f5、f8，圖(b點處已知的分布函數(shù)有 f0、f1、f2、f4、f5、f8，未知量有 f3、f6、f7。根據(jù)式(2-以得到求該壁面格點分布函數(shù)的公式，如下所示。左邊界對應公-12a),(2-12b)以及(2-12c)，右邊界對應公式(2-13a),(2-13b)以及(2-13c)。1 3( , )= ( , )f ff x t f x t(2-15 7( , )= ( , )f ff x t f x t(2-18 6( , )= ( , )f ff x t f x t(2-13 1( , )= ( , )f ff x t f x t(2-16 8( , )= ( , )f ff x t f x t(2-17 5( , )= ( , )f ff x t f x t(2-1

中國計量大學碩士學位論文點水平速度為橫坐標，節(jié)點位置豎直分量為縱坐標，已知三個點，分別是(U/2)，(0, 0)和(0, H)建立方程組。該速度邊界的計算公式如下：024 ( )( )=U y y Hu yH (2-1入口處采用 Zou 等人[62]提出的非平衡態(tài)反彈的速度邊界條件，如圖 2.3 。執(zhí)行遷移過程后，入口處某格點上的分布函數(shù) f0、f2、f3、f4、f6、f7和入度 u(y)已經(jīng)確定，未知量有 f1、f5、f8以及格點的密度 0，此時有非平衡態(tài)條件 f1-f1(eq)= f3-f3(eq)。因此關(guān)于上述未知量的求解公式如式(2-15)所示。

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本文編號：2720032