顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)以及懸浮顆粒在剪切流中的運(yùn)動(dòng)廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等方面,相關(guān)的問題研究一直是流體領(lǐng)域的經(jīng)典問題。本文采用基于格子Boltzmann方法顆粒沉降及剪切流中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接數(shù)值模擬,主要的研究工作及結(jié)果如下:(1)對雷諾數(shù)范圍為50?Re?200的雙顆粒自由沉降進(jìn)行了直接數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn)雙顆粒最終沉降的位置分別在通道的1/4和3/4位置附近,且與顆粒的初始間距,雷諾數(shù)以及通道寬度無關(guān)。顆粒沉降過程中所受的側(cè)向力(與沉降方向垂直)。結(jié)果表明側(cè)向力的振動(dòng)頻率與雷諾數(shù)呈二次關(guān)系,且單顆粒的結(jié)果始終小于雙顆粒的結(jié)果;研究還發(fā)現(xiàn)側(cè)向力的振動(dòng)頻率與通道寬度近似呈冪律函數(shù)關(guān)系,且冪律指數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),雷諾數(shù)越大,冪律指數(shù)的絕對值越小。(2)對三個(gè)顆粒的沉降進(jìn)行了直接數(shù)值模擬。分別研究了壁面和雷諾數(shù)對顆粒沉降的影響。結(jié)果表明,低雷諾數(shù)下左側(cè)顆粒最終的沉降位置在通道的0.175附近且與初始位置無關(guān),而且兩側(cè)顆粒會(huì)稍微領(lǐng)先于中間顆粒。而在高雷諾數(shù)下,中間顆粒的卻會(huì)領(lǐng)先于兩側(cè)顆粒,當(dāng)雷諾數(shù)小于110時(shí),三個(gè)顆粒的沉降速度接近。(3)對雷諾數(shù)范圍為0?Re?170的橢圓顆粒在剪切流中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 顆粒沉降及剪切流中運(yùn)動(dòng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
        1.2.1 顆粒沉降運(yùn)動(dòng)
        1.2.2 顆粒在剪切流中的運(yùn)動(dòng)
    1.3 課題的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 本章小結(jié)
2 數(shù)值方法
    2.1 虛擬區(qū)域方法
    2.2 動(dòng)量交換方法
    2.3 邊界條件
    2.4 數(shù)值方法的驗(yàn)證
        2.4.1 虛擬區(qū)域方法的驗(yàn)證
        2.4.2 動(dòng)量交換法的驗(yàn)證
    2.5 格子BOLTZMANN方法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
        2.5.1 松弛因子的設(shè)計(jì)
        2.5.2 實(shí)驗(yàn)分析
    2.6 本章小結(jié)
3 雙顆粒沉降特性的研究
    3.1 雙顆粒沉降的軌跡
    3.2 雙顆粒沉降的動(dòng)力學(xué)分析
    3.3 本章小結(jié)
4 三顆粒的沉降特性的研究
    4.1 壁面的影響
    4.2 雷諾數(shù)的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 橢圓顆粒在剪切流中運(yùn)動(dòng)特性的研究
    5.1 雷諾數(shù)的影響
    5.2 顆粒的長短軸之比的影響
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷



本文編號(hào)：3747326