雷诺数对气固两相圆湍射流影响的实验研究

为了探求气固两相圆湍流射流的特性，研究了不同雷诺数对气固两相圆湍射流的影响.在水平圆喷口近场处使用了粒子图像测速技术(PIV)，对雷诺数分别为6 230、10 010时的气固两相湍流射流进行测试.采用3种粒径的玻璃微珠作为示踪粒子.获得了距喷口出口截面轴向距离为3倍喷口内径处的示踪粒子速度矢量分布.分析比较了不同雷诺数下气相拟序结构对于颗粒扩散的影响.结果表明，随着雷诺数的增大，大颗粒受气相流场的作用更大，颗粒沿轴向的运动刚性加强，颗粒跟随主气流前进的趋势更加明显     

三维气固圆柱绕流颗粒扩散的直接数值模拟

为了考察颗粒在圆柱尾流中扩散的运动机理，对气固两相圆柱尾迹流动进行了高精度紧致差分方法的三维直接数值模拟.在对气相流场进行高精度模拟的基础上， 采用了Lagrangrian方法来追踪颗粒场的运动.比较了不同颗粒Stokes数为0.01、1、10和不同Reynolds数为180和200下颗粒的扩散函数，考察了三维圆柱尾迹流流场中气相场的运动对颗粒相扩散的影响.模拟结果表明：当气相流场由二维特性向三维特性转变时，由于受到气流场展向涡的影响，颗粒的展向扩散函数有相当程度的增大.颗粒在横向上扩散函数随着粒径的增大而增大，而在展向上颗粒扩散函数则随着粒径的增大而减小.     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真Ⅲ．非定常不稳定气固两相流动中颗粒运动与旋涡的相关结构

基于气固两相流动的离散涡模型与数值仿真方法，分别模拟了与重力方向垂直和与重力方向平行的平面内气固两相圆柱绕流（其中颗粒的St数为1.0），得到了流场中颗粒分布与旋涡分布的时间序列，由此进一步证明了高雷诺数下的二维气固两相流动中固体颗粒运动与流体旋涡存在着明确的相关结构：气体流经圆柱体时产生不稳定的剧烈分离流动，在圆柱绕流的尾迹区内存在着复杂的旋涡发展演化过程，由于流体旋涡对其周围固体颗粒的诱导作用，使得在尾迹区内中等尺度（St-0(1.0)的固体颗粒从均匀气固混合物中分离出来而往旋涡区运动，并最终在旋涡结构的外沿聚集。     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真Ⅲ.非定常不稳定气固两相流动中颗粒运动与旋涡的相关结构

基于气固两相流动的离散涡模型与数值仿真方法,分别模拟了与重力方向垂直和与重力方向平行的平面内气固两相圆柱绕流(其中颗粒的St数为1.0),得到了流场中颗粒分布与旋涡分布的时间序列,由此进一步证明了高雷诺数下的二维气固两相流动中固体颗粒运动与流体旋涡存在着明确的相关结构:气体流经圆柱体时产生不稳定的剧烈分离流动,在圆柱绕流的尾迹区内存在着复杂的旋涡发展演化过程,由于流体旋涡对其周围固体颗粒的诱导作用,使得在尾迹区内中等尺度(St～o(1.0))的固体颗粒从均匀气固混合物中分离出来而往旋涡区运动,并最终在旋涡结构的外沿聚集.     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ε湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合．文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论．     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ｅ湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合，文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论。     

腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真Ⅰ.模型方程与数值方法

构建起旋涡框架下的气固两相流动数学模型与数值计算方法 :应用离散涡方法 (DVM)计算具有剧烈分离的非定常不稳定气流场 ,采用Lagrange方法模拟颗粒在流场中的运动 ;气流场的求解和颗粒运动求解 ,两者在时间上相互耦合 ,从而充分计及了不稳定流动对颗粒运动的影响     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真：Ⅰ.模型方程 …

构建起旋涡框架下的气固两相流动数学模型与数值计算方法：应用离散涡方法（ＤＶＭ）计算具有剧烈分离的非定常不稳定气流场,采用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法模拟颗粒在流场中的运动;气流场的求解和颗粒运动求解,两者在时间上相互耦合,从而充分计及了不稳定流动对颗粒运动的影响。     

径向直叶片湿式风机内气固两相流的数值模拟

利用FLUENT软件中离散相模型(DPM)和混合模型对径向直叶片湿式风机内部三维两相流场进行模拟.分析风机内部的气固二相的浓度、体积分数、速度矢量和压力等参数的分布,比较两模型在此次模拟中的优缺点.模拟结果表明,在入口粉尘浓度很低的情况下,固相颗粒的浓度分布与气流流向大致相符.DPM模型颗粒相浓分布和混合模型颗粒相体积分数分布的趋势基本一致.DPM模型在反映浓度局部分布时更加精确,而混合模型在描述整个流场的浓度分布时更加完整.模拟结果对径向直叶片湿式风机气、液、固三相流场和除尘机理的研究有指导意义.     

沙尘天气模拟系统混合段长度计算

应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度,利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟,其中连续相、颗粒相分别采用k-ε湍流模型和离散相模型,相问作用采用随机跟踪模型.结果表明,连续相流场分布规律与理论设计吻合较好,颗粒相浓度场分布可达到试验设计要求.     

三维等离子体射流中空气的卷吸和粒子的氧化

为了研究等离子体射流中空气的卷吸和由此引起的金属粒子的氧化，建立了等离子体喷涂的三维计算机模型LAVA-P-3D.喷涂系统采用氩 氢混合气的直流电等离子体，粒子材料是钼.三维模型通过求解等离子射流的N-S方程得出混合气体的温度、速度和氧气浓度等的分布，其中考虑了粒子与等离子射流的相互作用.粒子的模拟采取了轨迹追踪法，研究了粒子的加速、传热、熔化和氧化等物理现象.等离子体射流的模拟结果与实验结果相吻合，并且用数值模拟研究了不同大小粒子的温度、速度、和氧的质量分数.研究结果表明，粒子越大，温度、速度和氧质量分数越小；粒子的氧化量随飞行距离的增长而线性增加.     

高浓度颗粒气固两相流动的二阶矩模型的数值模拟

采用动理学方法,用各向异性的M axwell颗粒速度分布函数,建立颗粒相Boltzm ann方程,分别取零次矩、一次矩和二次矩得到颗粒相连续方程、动量方程和二阶矩方程.模拟计算得到上升管内颗粒流场分布和脉动速度分布,与实验结果比较表明:各向异性颗粒动理学能够反映颗粒流动特性,从而能够更全面地认识高颗粒浓度气固两相流动过程.     

LES/FDF simulation of particle dispersion in a gas-particle two phase plane wake flow

A filtered density function (FDF) transport equation was derived for the fluid velocity seen by the particles in gas-particle two-phase flow. An LES/FDF simulation of a two-phase plane wake flow was carried out. The simulation results were compared with both the experimental photograph and the simulation results without using the FDF model, and proved that the LES/FDF model can clearly improve the spatial dispersion of the particle phase.     

基于静电传感器的相关流速测量

为了解决传统方法测得的气/固两相流流速具有一定波动性等问题,提出一种新的互相关峰值计算方法——最小二乘法拟合寻峰,利用环状静电传感器与互相关测速原理实现了气/固两相流流速测量.通过静电传感器测得气/固两相流中固相颗粒的随机信号,采用FIR数字滤波处理技术,有效提高了信号的信噪比,在测量过程中实现了真正的非接触式测量.经过反复实验确定了最佳采样频率和采样点数量,与传统方法相比,采用最小二乘法拟合互相关函数寻峰可以使离散的相关峰值点连续,测量误差减小.     

自激式除尘脱硫装置流场的数值模拟

利用Fluent软件对SXJ-Ⅱ-L-6T型自激式除尘脱硫装置内的三维二相流场进行数值模拟,气相采用标准k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型(DPM),选择SIMPLEC算法进行计算。分析了装置内气固二相的速度矢量、压力以及固相颗粒的运动轨迹等参数的分布。分析结果表明,气体流经双层交错式挡板时产生明显压降,同时,双层交错式挡板也延长了气体在塔装置内停留时间,从而实现高效净化气体的目的。     

CFBC旋风分离器气固两相流

介绍了旋风分离器内部颗粒运动和数值模拟计算模型的理论研究发展历程.对CFBC旋风分离器中气固两相流动进行了数值模拟,从而研究了旋风分离器内部气固两相流动的特征.数值模拟的结果为新型旋风分离器的优化设计、运行和改造提供了参考.     

载气式同轴送粉3D打印喷头粉末流场数值分析

针对现有3D打印设备铺粉工艺在缺损零件修复上存在的局限性,提出了一种将送粉与送胶集成的载气式同轴送粉3D打印喷头设计方案。完成了同轴喷头结构设计,建立了粉末流聚焦浓度与混合流速度的数学模型,分析了在固定流速和固定送气量时粉末流汇聚浓度与混合流速度沿轴向的变化。在气固两相流理论基础上,建立欧拉-拉格朗日模型对载气式送粉喷头的气固双相流进行了耦合计算,得到了不同粒径分布的两类粉末颗粒材料对特征参数的影响。结果表明,简化数学模型与欧拉-拉格朗日模型结论一致：送气量、送粉量以及颗粒特性主要影响粉末流聚焦浓度和传送速度,对聚焦焦距影响较小,聚焦焦距主要受送粉通道倾角和气流通道宽度影响。载气粉末流特征参数的获取,为优化粉同轴送粉喷头结构参数和零件成型参数提供了依据。