發(fā)布時間：2021-02-08 06:07

　　對于Oldroyd-B型黏彈性流體,本文應(yīng)用格子Boltzmann方法（LBM）,實現(xiàn)了流體在二維1:3擴張流道及3:1收縮流道中流動的數(shù)值模擬,獲得了黏彈性流體在擴張和收縮流道中的流場分布.結(jié)合顆粒的受力和運動規(guī)則,基于點源顆粒模型,數(shù)值分析了顆粒在擴張流和收縮流中的沉降過程和特征,討論了顆粒相對質(zhì)量和起始位置以及雷諾數(shù)Re和威森伯格數(shù)Wi對顆粒沉降特征的影響.結(jié)果表明,顆粒相對質(zhì)量和起始位置以及Re對顆粒沉降軌跡和落點影響較大,而Wi的影響則較小. 

【文章來源】：力學季刊. 2020,41(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

顆粒在不同雷諾(a)擴張流中顆粒沉降軌跡(a)Particlesettlementtrajectoryinexpansionflow

rticlesettlementtrajectorywithdifferentM表2Re=3.0和Wi=0.3時不同M顆粒在擴張流中沉降位置Tab.2ParticlesettlementpositionfordifferentMwithRe=3.0andWi=0.3inexpansionflowRelativemassM0.00050.00080.0010.0020.003Fallingpositionx/mm-164.544130.53864.22542.841表3Re=3.0和Wi=0.1時不同M顆粒在收縮流中沉降位置Tab.3ParticlesettlementpositionfordifferentMwithRe=3.0andWi=0.1incontractionflowRelativemassM0.00050.00080.0010.00110.00150.002Fallingpositionx/mm-155.484123.432113.50583.67062.947從圖3可以看到，隨著顆粒相對質(zhì)量的減小，在擴張流和收縮流中顆粒沉降的落點越來越遠．在擴張流中，當顆粒相對質(zhì)量較大時，顆粒沉降到入口段的壁上，如：M=0.002,0.003；當顆粒相對質(zhì)量較小時，顆粒可以沉降到出口段的壁上．當M=0.001時，顆粒剛好能夠進入到出口段，當M=0.0005時，顆粒將離開出口段．在收縮流中，當顆粒相對質(zhì)量較大時，如：M=0.002,0.0015，顆粒在出口前就沉降落到道壁；當顆粒相對質(zhì)量M=0.001時才在出口段沉降，而當顆粒相對質(zhì)量M=0.0005時，顆粒將從出口處離開．在收縮流中，靠近收縮口部分的軌跡會出現(xiàn)向上走，這是因為流體收縮現(xiàn)象引起的，流道的收縮會導致收縮處部分的流體有向上的速度，此速度大于顆粒在此部分的向下速度，所以顆粒有如圖3(b)中的向上流動的軌跡．因此，實際工程中，為了催化劑顆粒能夠落到出口以外的位置，需要合理選擇顆粒的相對質(zhì)量．現(xiàn)取Re=3和Wi=0.3，在擴張流中取M=0.001，而在收縮流中取M=0.0008，來考察分析顆粒的初始位置對顆粒在擴張流道和收縮流道的落點情況的影響．圖4(a)是顆粒在黏彈性流體擴張流中顆粒起始高度y0?

第2期李漢清，等：顆粒在黏彈性流體擴張和收縮流中沉降的格子Boltzmann模擬分析325y0分別為51,61,71,81,86mm時的運動軌跡．(a)擴張流中顆粒沉降軌跡(b)收縮流中顆粒沉降軌跡(a)Particlesettlementtrajectoryinexpansionflow(b)Particlesettlementtrajectoryincontractionflow圖4不同起始高度y0顆粒沉降軌跡Fig.4Particlesettlementtrajectoryfordifferenty0圖4表明，顆粒沉降的落點會隨著顆粒起始位置y0的增加而越來越遠．在擴張流中，當y0=61mm時，顆粒落點才進入擴張流道的后半段；當y0>61mm時，顆粒沉降過程會受到左下角渦的影響，且越靠近其軌跡曲線越陡峭．在收縮流中，當y0=61mm時，顆粒落點開始進入收縮流道的后半段，越靠上受到流體收縮的影響越小，軌跡曲線彎曲得越平緩．另外，在擴張流中，起始高度y0=51,56,61,66,71mm時，相對應(yīng)的顆粒落點位置分別為x=40.059,81.416,130.538,180.519,224.140mm;在收縮流中，起始高度y0=51,61,71,81mm時，相對應(yīng)的顆粒落點位置分別為x=116.801,155.484,197.628,239.030mm.取Re=1和y0=61，在擴張流中取M=0.0003，同樣在收縮流中取M=0.0008，來考察Wi數(shù)對顆粒在擴張流道和收縮流道的落點情況的影響．圖5(a)和圖6(a)分別是在黏彈性擴張流和黏彈性收縮流中Wi=0.3,0.6,0.9,1.2時顆粒的沉降軌跡，圖5(b)和圖6(b)分別為對應(yīng)段的放大圖．由圖5和圖6可知，隨著Wi的增大，顆粒在流場中的運動軌跡總體比較接近；在黏彈性擴張流中，顆粒的落點位置大約在x=139.4~141mm之間；在黏彈性收縮流中，顆粒的落點位置大約在x=52.84~52.94mm之間．這表明Wi的改變對?


本文編號：3023484