非等溫顆粒懸浮流廣泛存在于自然界和工業(yè)應(yīng)用中。顆粒-流體間的熱對流會對顆粒-顆粒、顆粒-流體間的相互作用造成重要影響,因此研究非等溫顆粒懸浮流的內(nèi)部機理,對于深入認識沙塵暴等自然現(xiàn)象、指導(dǎo)鍋爐生產(chǎn)和運行等有著重要意義。顆粒與液滴間的碰撞也在自然界、食品工業(yè)、制藥工業(yè)中扮演重要作用。實驗研究復(fù)雜兩相流現(xiàn)象很難抓住其中的內(nèi)部作用細節(jié),數(shù)值模擬是更好的選擇。格子Boltzmann方法（LBM）作為一種日漸成熟的介觀模擬方法,有著計算效率高、能捕捉內(nèi)部作用細節(jié)、并行效率高等優(yōu)點,已成為研究非等溫顆粒懸浮流、顆粒-液滴碰撞的重要工具。本文利用LBM對非等溫顆粒懸浮流和顆粒-液滴碰撞進行了研究,主要包括以下幾個方面:首先,采用LBM,結(jié)合浸沒邊界法（IBM）,分別研究了兩熱顆粒、兩冷顆粒和一熱一冷雙顆粒的沉降,并分析了格拉曉夫數(shù)對兩非等溫顆粒沉降間相互作用的影響。此外,對三種情況下雙顆粒沉降過程中的相互作用進行了對比研究。其次,采用LBM-IBM,研究了熱對流條件下顆粒尺寸比對兩球形顆粒沉降行為的影響。研究了三種工況:兩等溫顆粒、兩熱顆粒和兩冷顆粒的沉降。結(jié)果表明顆粒尺寸比對兩非等溫顆粒沉降中的拖... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

M個邊界節(jié)點組成的邊界，實線為邊界實時位置，虛線為邊界參考位置

圖 2-3 二維內(nèi)插尖銳界面格式示意圖2.3.2 顆粒碰撞處理當顆粒相互靠近時，顆粒間的距離小到不足以正確處理顆粒-流體間的相互作用。針對此問題，通常的辦法是把顆粒附近的流體網(wǎng)格加密。為了減少整體的流體網(wǎng)格數(shù)量，可以采用自適應(yīng)網(wǎng)格，即實時加密顆粒附近的網(wǎng)格。但自適應(yīng)網(wǎng)格只適合模擬含少量顆粒的系統(tǒng)，對于模擬大量顆粒的運動，仍面臨計算量太大的問題。Aharonov等人[87]提出了潤滑理論，即當兩顆粒間的距離小于一個閥值時，不考慮顆粒間的流場對顆粒的水動力作用，只對兩顆粒施加一個潤滑力。值得注意的是，本文討論的潤滑力模型是基于剛性碰撞的假設(shè)。Glowinski 等人[88, 89]為處理顆粒-顆粒間的碰撞，提出當兩顆粒表面的間距小于一個給定的閥值時，給兩顆粒施加一個排斥力：20 | || | ( )| |i j i jij ij i j i j i ji j i jx x R RF c x x R R x xx x R R (2.30)

證本模型以及相應(yīng)的程序代碼的正確性兩等溫顆粒的沉降。顆粒沉降的格子 Boltzmann 模擬用下的沉降行為能反映顆粒與流場間流下顆粒沉降模型的算例。本節(jié)研究單00,2000,2500）下在豎直槽道的沉降行減少上下邊界對結(jié)果的影響。顆粒密度重力加速度常數(shù) g=-981cm/s2。顆粒的溫度固定為 1，流體的初始溫度也設(shè)為m。本節(jié)定義一個參考速度 ( ref U d /d ，其中 ν 是流體運動粘性系數(shù)[91]。壁邊界。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮熱對流的橢圓顆粒沉降規(guī)律的研究[J]. 胡俊杰,郭照立.  工程熱物理學(xué)報. 2017(05)
[2]熱對流條件下顆粒沉降的格子Boltzmann方法模擬[J]. 毛威,郭照立,王亮.  物理學(xué)報. 2013(08)
[3]熱對流條件下雙顆粒沉降的直接數(shù)值模擬[J]. 劉漢濤,常建忠,安康,蘇鐵熊.  物理學(xué)報. 2010(03)

博士論文
[1]基于格子Boltzmann方法的孔隙介質(zhì)中液滴動力學(xué)行為研究[D]. 李秋香.華中科技大學(xué) 2014
[2]介觀尺度兩相流動的數(shù)值方法與機理研究[D]. 劉漢濤.中北大學(xué) 2012

碩士論文
[1]三維顆粒（群）沉降的格子Boltzmann全解析數(shù)值模擬[D]. 查露.華中科技大學(xué) 2015
[2]懸浮顆粒運動的格子Boltzmann全解析模擬[D]. 曹傳勝.華中科技大學(xué) 2014
[3]考慮熱對流的顆粒沉降的直接數(shù)值模擬[D]. 安康.中北大學(xué) 2008



本文編號：3389344