本文關(guān)鍵詞：基于PDF理論的顆粒Lagrangian-Euler耦合算法及數(shù)值模擬

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【摘要】：PDF方程的求解一直以來(lái)是兩相流理論研究的一個(gè)重大難題：本文提出基于PDF理論的顆粒Lagrangian/Euler耦合算法，整個(gè)算法由四個(gè)方程組成：流體湍流標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程、基于PDF的顆粒兩階矩Euler方程、顆粒二階矩Lagrange方程、基于PDF的兩相耦合流體湍流方程。顆粒的存在對(duì)流場(chǎng)的影響主要反映在氣相方程的顆粒源項(xiàng)上，對(duì)于氣相湍流本文主要采用k-ε模型、耦合湍流矩模型,運(yùn)用SIMPLE方法求解氣相場(chǎng)k-ε差分方程組，計(jì)算出氣相平均速度、k和ε。對(duì)于顆粒湍流本文主要采用顆粒二階距Lagrange模型，和顆粒兩階矩Euler模型，利用氣相方程組的解來(lái)求解顆粒Lagrange方程組,然后利用Lagrange方法計(jì)算顆粒相二階矩，以此來(lái)封閉PDF顆粒動(dòng)量方程，然后求解兩階矩Euler方程得到顆粒的濃度和速度分布，該算法不僅封閉了PDF方程，同時(shí)兼具Lagrange方法和Euler方法的優(yōu)越性。然后把得到的顆粒速度帶入兩相耦合湍流方程，得到新的氣相速度，由于顆粒相的存在和運(yùn)動(dòng)會(huì)影響到氣流相場(chǎng)，，而氣相流動(dòng)的變化也必然影響顆粒相的運(yùn)動(dòng)及軌跡，所以兩相流場(chǎng)真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況必須是由氣相流動(dòng)方程和顆粒相流動(dòng)方程反復(fù)耦合計(jì)算得到的。 用新的顆粒Lagrangian/Euler耦合算法對(duì)后臺(tái)階兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬得到各種氣相平均特性值：如氣相流的平均速度、脈動(dòng)速度、兩相切應(yīng)力結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)值、k-ε模型、顆粒二階矩Lagrange模型和氣相耦合模型模擬的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：顆粒Lagrangian/Euler耦合算法能夠更好地反應(yīng)顆粒相對(duì)氣相的影響作用，顆粒相的各種數(shù)值模擬結(jié)果也更接近實(shí)際，顆粒相的各種特性數(shù)值曲線也更加光滑。
【關(guān)鍵詞】：兩相流 PDF方程 Lagrangian/Euler耦合算法 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O175;O359
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 主要符號(hào)表7-8
• 目錄8-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 PDF 兩相流理論的研究背景10
• 1.2 PDF 兩相湍流模型以及 PDF 輸運(yùn)方程求解的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本課題組前期的工作11-13
• 1.4 本文主要內(nèi)容13-15
• 2 基于兩相流 PDF 輸運(yùn)方程的耦合湍流矩方程和顆粒矩方程15-21
• 2.1 耦合湍流矩方程的推導(dǎo)15-18
• 2.1.1 從完全 PDF 到湍流 PDF 方程15-16
• 2.1.2 從湍流 PDF 方程到湍流矩方程16-17
• 2.1.3 湍流連續(xù)方程和動(dòng)量方程17-18
• 2.2 顆粒矩方程的推導(dǎo)18-21
• 2.2.1 從完全 PDF 輸運(yùn)方程到顆粒 PDF 方程18-19
• 2.2.2 從 PDF 方程到場(chǎng)方程的運(yùn)算19-20
• 2.2.3 顆粒數(shù)密度方程和顆粒相動(dòng)量方程20-21
• 3 基于 PDF 兩相流顆粒 Lagrangian-Euler 耦合算法21-30
• 3.1 兩相流方程21-27
• 3.1.1 氣相 k-ε湍流方程21-22
• 3.1.2 Lagrange 型兩階矩顆粒方程22-23
• 3.1.3 Euler 型兩階矩顆粒方程23-26
• 3.1.3.1 顆粒相的統(tǒng)計(jì)平均方程組的封閉23-25
• 3.1.3.2 方程在直角坐標(biāo)下的具體形式25-26
• 3.1.4 耦合兩相湍流矩方程26-27
• 3.2 兩相流顆粒 Lagrangian-Euler 耦合算法27
• 3.3 兩相流顆粒 Lagrangian-Euler 耦合算法具體數(shù)值計(jì)算步驟27-30
• 4 模型的應(yīng)用30-36
• 4.1 模擬對(duì)象30-31
• 4.2 進(jìn)初始邊界條件設(shè)置31-32
• 4.2.1 氣相場(chǎng)進(jìn)口條件31
• 4.2.2 顆粒相場(chǎng)進(jìn)口條件31
• 4.2.3 出口條件31-32
• 4.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果32-36
• 5 總結(jié)36-38
• 致謝38-39
• 參考文獻(xiàn)39-43
• 附錄43

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 周力行,李勇;旋流兩相流動(dòng)的DSM—PDF兩相湍流模型[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1999年02期

2 張會(huì)強(qiáng),陳昌麒,柳開(kāi)瑞;改進(jìn)的隨機(jī)軌道模型[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1999年05期

3 柳朝暉,鄭楚光,周力行;DSM-LPDF兩相湍流模型及旋流兩相流動(dòng)的模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2001年05期

4 徐江榮,胡建人;FAM格式SIMPLE系列方法數(shù)值試驗(yàn)[J];杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2001年04期

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7 王坤;;Monte Carlo方法及其簡(jiǎn)單應(yīng)用[J];科技信息;2010年14期

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本文編號(hào)：780837