湍流方管中顆粒分散和沉降行為的數(shù)值模擬
發(fā)布時(shí)間：2021-08-11 07:18
應(yīng)用大渦模擬研究了湍流方管中雷諾數(shù)為2.5×105時(shí)3種直徑（50μm, 100μm, 500μm）的顆粒分散和沉降行為。模擬得到流體相的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。顆粒場的分析結(jié)果表明,方管內(nèi)產(chǎn)生的湍流驅(qū)動(dòng)二次流對顆粒的分散與沉降行為均有較大的影響。顆粒的分散性隨顆粒直徑的增大而降低。對于小顆粒,二次流對其分布其主導(dǎo)作用,整體分布較為均勻,在重力的綜合影響下,其傾向于沉積在管道底部中心區(qū)域。對于大顆粒,重力對其沉降過程起主導(dǎo)作用,在在二次流的影響下,其易于沉積在方管的角落處。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明,曳力主導(dǎo)小顆粒的運(yùn)動(dòng),而大顆粒的運(yùn)動(dòng)主要受到重力的作用。
【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2019,40(04)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
圖１方管的幾何結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｓｑｕａｒｅ?ｄｕｃｔ?ｇｅｏｍｅｔｒｙ??
８４２??工程熱物理學(xué)報(bào)??４０卷??作用。圖?３（ｂ）為《＋＝?２０００００?時(shí)?１００?（ｉｍ，?５００?（ｉｍ?的??顆粒分布情況，由圖可知，大尺寸的顆粒（１００？５００??ｐｍ）隨著時(shí)間的增加逐漸接近方管的底部，且顆粒??分布關(guān)于＝?〇對稱。整個(gè)過程中小直徑（５０?ｎｍ）??的顆粒沿￥方向分散性較好，隨時(shí)間變化不大，這??－１．０?－０．５?０．０?０．５?１．０??－１．０?－０．５?０．０?０．５?１．０??ＵＰ??圖３不同時(shí)刻：ｒ方向顆粒位置速度的分布關(guān)系：??（ａ）?ｔ＋?＝?１３９５４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?２０００００??Ｆｉｇ．?３?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｉｎ?ｘ??ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｉｍｅｓ：??（ａ）?ｔ＋?＝?１３９５４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?２０００００??表２不同時(shí)刻ｒｒ方向顆粒位置速度分布的百分比／％??Ｔａｂｌｅ?２?Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｉｎ?ｘ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｔｉｍｅｓ／％??１３９５４?２０００００??ｄｐ／［ｉｍ??＞?０??Ｕｐ??＜０??ｘ＋??＞?０??ｘ＋??＜?０??＞?０??Ｕｐ??＜０??＞０??ｘ＋??＞?０??５０??４９??５１??４９??５１??－??一??一??－??１００??４５??５５??４６??５４??６５??３５??３２??６８??５００??２５??７５??１６??８４??６１
??＜０??ｘ＋??＞?０??ｘ＋??＜?０??＞?０??Ｕｐ??＜０??＞０??ｘ＋??＞?０??５０??４９??５１??４９??５１??－??一??一??－??１００??４５??５５??４６??５４??６５??３５??３２??６８??５００??２５??７５??１６??８４??６１??３９??０??１００??可能是由于二次流對小顆粒的分布影響較大，一定??程度上抵消了重力對其運(yùn)動(dòng)的影響．??如果顆粒運(yùn)動(dòng)至距離方管底面１．５倍直徑的距??離內(nèi)，就認(rèn)為顆粒發(fā)生沉降。圖４為不同時(shí)刻所有??顆粒位置的概率密度分布（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｄｉｓｔｒｉ？??ｂｕｔｉｏｎ），?圖?５?為相對應(yīng)時(shí)刻?丨?方向上顆粒沉降速度??的分布情況。由圖４可以看出，隨著時(shí)間的增加所有??顆粒均發(fā)生了沉降，大直徑顆粒逐漸沉積在方管兩??側(cè)的位置，而小顆粒逐漸沉積在底面的中心位置，圖??４（ｂ）中該現(xiàn)象較為明顯。對于５０嘩的小顆粒，隨??著時(shí)間的增加，其位置的概率分布與大直徑顆粒相??比一直波動(dòng)變化較大，這可能是因?yàn)樾☆w粒由于自??身慣性低而容易受到湍流二次流的影響，而大顆粒??由于慣性大而受到的影響相對小一些，這與圖３中??小顆粒分散較為均勻的原因類似。此外，從圖５還??可以看出，顆粒的沉降速度隨著顆粒直徑的增大而??增加，這也主要是因?yàn)樵冢较蛏现亓Υ箢w粒的??圖４不同時(shí)刻顆粒位置的概率密度分布：??（ａ）?ｔ＋?＝?８３７２４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?３６２８０５??Ｆｉｇ．?４?ＰＤＦ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｉｍｅｓ：??（ａ）?ｔ＋?＝?８３７２４
本文編號：3335729
【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2019,40(04)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
圖１方管的幾何結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｓｑｕａｒｅ?ｄｕｃｔ?ｇｅｏｍｅｔｒｙ??
８４２??工程熱物理學(xué)報(bào)??４０卷??作用。圖?３（ｂ）為《＋＝?２０００００?時(shí)?１００?（ｉｍ，?５００?（ｉｍ?的??顆粒分布情況，由圖可知，大尺寸的顆粒（１００？５００??ｐｍ）隨著時(shí)間的增加逐漸接近方管的底部，且顆粒??分布關(guān)于＝?〇對稱。整個(gè)過程中小直徑（５０?ｎｍ）??的顆粒沿￥方向分散性較好，隨時(shí)間變化不大，這??－１．０?－０．５?０．０?０．５?１．０??－１．０?－０．５?０．０?０．５?１．０??ＵＰ??圖３不同時(shí)刻：ｒ方向顆粒位置速度的分布關(guān)系：??（ａ）?ｔ＋?＝?１３９５４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?２０００００??Ｆｉｇ．?３?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｉｎ?ｘ??ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｉｍｅｓ：??（ａ）?ｔ＋?＝?１３９５４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?２０００００??表２不同時(shí)刻ｒｒ方向顆粒位置速度分布的百分比／％??Ｔａｂｌｅ?２?Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｉｎ?ｘ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｔｉｍｅｓ／％??１３９５４?２０００００??ｄｐ／［ｉｍ??＞?０??Ｕｐ??＜０??ｘ＋??＞?０??ｘ＋??＜?０??＞?０??Ｕｐ??＜０??＞０??ｘ＋??＞?０??５０??４９??５１??４９??５１??－??一??一??－??１００??４５??５５??４６??５４??６５??３５??３２??６８??５００??２５??７５??１６??８４??６１
??＜０??ｘ＋??＞?０??ｘ＋??＜?０??＞?０??Ｕｐ??＜０??＞０??ｘ＋??＞?０??５０??４９??５１??４９??５１??－??一??一??－??１００??４５??５５??４６??５４??６５??３５??３２??６８??５００??２５??７５??１６??８４??６１??３９??０??１００??可能是由于二次流對小顆粒的分布影響較大，一定??程度上抵消了重力對其運(yùn)動(dòng)的影響．??如果顆粒運(yùn)動(dòng)至距離方管底面１．５倍直徑的距??離內(nèi)，就認(rèn)為顆粒發(fā)生沉降。圖４為不同時(shí)刻所有??顆粒位置的概率密度分布（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｄｉｓｔｒｉ？??ｂｕｔｉｏｎ），?圖?５?為相對應(yīng)時(shí)刻?丨?方向上顆粒沉降速度??的分布情況。由圖４可以看出，隨著時(shí)間的增加所有??顆粒均發(fā)生了沉降，大直徑顆粒逐漸沉積在方管兩??側(cè)的位置，而小顆粒逐漸沉積在底面的中心位置，圖??４（ｂ）中該現(xiàn)象較為明顯。對于５０嘩的小顆粒，隨??著時(shí)間的增加，其位置的概率分布與大直徑顆粒相??比一直波動(dòng)變化較大，這可能是因?yàn)樾☆w粒由于自??身慣性低而容易受到湍流二次流的影響，而大顆粒??由于慣性大而受到的影響相對小一些，這與圖３中??小顆粒分散較為均勻的原因類似。此外，從圖５還??可以看出，顆粒的沉降速度隨著顆粒直徑的增大而??增加，這也主要是因?yàn)樵冢较蛏现亓Υ箢w粒的??圖４不同時(shí)刻顆粒位置的概率密度分布：??（ａ）?ｔ＋?＝?８３７２４，?（ｂ）?ｔ＋?＝?３６２８０５??Ｆｉｇ．?４?ＰＤＦ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｉｍｅｓ：??（ａ）?ｔ＋?＝?８３７２４
本文編號：3335729
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/lxlw/3335729.html
最近更新
教材專著
