全周期邊界條件的氣固兩相流系統(tǒng)是研究氣固相互作用的一個常用計算模型。為平衡周期氣固系統(tǒng)在流向上的受力,常對系統(tǒng)施加平衡系統(tǒng)總重力的固定壓力梯度,但由于數(shù)值誤差的影響,這種固定壓力梯度的方法會使得氣固系統(tǒng)整體不斷加速進(jìn)而導(dǎo)致模擬失真.為了降低系統(tǒng)質(zhì)心加速度的影響,本文先后采用了前人提出的固定整體質(zhì)量流率方法和本文提出的壓力梯度后驗修正方法,并對兩種方法的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比. 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報. 2020,41(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１顆粒的初始分布??Ｆｉｇ．?１?Ｉｎｉｔｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??１．２統(tǒng)計參數(shù)??瞬時滑移雷諾數(shù)：??

不斷加速，如圖２所示。因此，為了模擬和研究較??長時間跨度的動態(tài)周期氣固系統(tǒng)的動力學(xué)行為，需??要對系統(tǒng)的整體質(zhì)量流率進(jìn)行限制，以防止氣固兩??相不斷加速導(dǎo)致網(wǎng)格速度過大甚至超出不可壓縮范??疇，進(jìn)而使模擬數(shù)據(jù)失去可靠性。??模擬時間？／１０６??圖４兩相速度隨模擬時間的變化曲線（固定流率法）??Ｆｉｇ．?４?Ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ??（Ｆｉｘｅｄ?ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?ｆｌｕｘ?ｍｅｔｈｏｄ）??圖３？５分別為采用固定流率法模擬動態(tài)系統(tǒng)所??得到的附加修正力、氣固兩相速度、時均滑移雷諾數(shù)??與時均曳力系數(shù)隨模擬時間的變化曲線。從圖３中??可以明顯看出，為了使系統(tǒng)整體的質(zhì)量流率在模擬??過程中能夠保持基本不變，需要不斷地對系統(tǒng)施加??變化的修正外力。從圖４、５的模擬結(jié)果來看，擾動??外力的引入能夠使氣固兩相速度在較長的模擬時間??內(nèi)嚴(yán)格限制于較低水平，并且系統(tǒng)的時均滑移雷諾??數(shù)和時均曳力系數(shù)會隨著模擬時間的增加而趨于穩(wěn)??定。但是，從圖４中也可以看出，由于擾動外力的引??入，系統(tǒng)的兩相速度不再單調(diào)變化，而是處于脈動??狀態(tài)，也即整個氣固系統(tǒng)一直處于動力學(xué)波動狀態(tài)，??０?１?２?３?４?５??模擬時間＂１０６??圖３附加修正力隨模擬時間的變化曲線??Ｆｉｇ．?３?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ?ｆｏｒｃｅ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ??ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ??０．００２??需施加的修正力，是上一模擬時間步的質(zhì)量??流率。??８??卻？３？５１—１妄｜??Ｓ—２

由下式計算??得出：??本文設(shè)定對模擬過程中的每一時間步都進(jìn)行外??力修正，也即Ａ〖ｅｘｔ二１；?／ｅｘｔ為當(dāng)前模擬時間步所??在實際模擬過程中，即便采用了固定壓力梯度平衡??兩相重力，系統(tǒng)仍然會存在質(zhì)心加速度，使得氣固兩??相不斷加速，如圖２所示。因此，為了模擬和研究較??長時間跨度的動態(tài)周期氣固系統(tǒng)的動力學(xué)行為，需??要對系統(tǒng)的整體質(zhì)量流率進(jìn)行限制，以防止氣固兩??相不斷加速導(dǎo)致網(wǎng)格速度過大甚至超出不可壓縮范??疇，進(jìn)而使模擬數(shù)據(jù)失去可靠性。??模擬時間？／１０６??圖４兩相速度隨模擬時間的變化曲線（固定流率法）??Ｆｉｇ．?４?Ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ??（Ｆｉｘｅｄ?ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?ｆｌｕｘ?ｍｅｔｈｏｄ）??圖３？５分別為采用固定流率法模擬動態(tài)系統(tǒng)所??得到的附加修正力、氣固兩相速度、時均滑移雷諾數(shù)??與時均曳力系數(shù)隨模擬時間的變化曲線。從圖３中??可以明顯看出，為了使系統(tǒng)整體的質(zhì)量流率在模擬??過程中能夠保持基本不變，需要不斷地對系統(tǒng)施加??變化的修正外力。從圖４、５的模擬結(jié)果來看，擾動??外力的引入能夠使氣固兩相速度在較長的模擬時間??內(nèi)嚴(yán)格限制于較低水平，并且系統(tǒng)的時均滑移雷諾??數(shù)和時均曳力系數(shù)會隨著模擬時間的增加而趨于穩(wěn)??定。但是，從圖４中也可以看出，由于擾動外力的引??入，系統(tǒng)的兩相速度不再單調(diào)變化，而是處于脈動??狀態(tài)，也即整個氣固系統(tǒng)一直處于動力學(xué)波動狀態(tài)，??０?１?２?３?４?５??模擬時間＂１０６??圖３附加修正力隨模擬時間的變化曲線??Ｆｉｇ．?３?Ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｃ


本文編號：3041452