单一粒径均匀悬浮固—液两相流中球泡的动力学方程

本文以Ｅｌｇｈｏｂａｓｈｉ和Ａｂｏｕ－Ａｒａｂ提出的固－液两相流动方程作为描述液体相运动的控制方法，以拉格朗日形式下的球形颗粒在液流中的运动方程作为描述固体颗粒相运动的基本方程，建立了固液两流中的泡动力方程及在球泡溃灭时间τ和固体颗粒动力响应弛豫时间τ分别为τｃ〉〉τｒｅｌ和τｃ〈〈τｒｅｌ两种极端情况下的简化方程。     

多相流中双球泡的动力学方程

建立了稀疏固－液两相流中双球泡泡壁运动的动力学方程，通过数值计算分析了球泡间以及固体颗粒与球泡间的相互作用，并考虑了可压缩性对双球泡溃灭的影响，以及液体与固体颗粒间阻力耦合作用的影响。     

水涡轮机械中的湍流固—液两相流动及磨损研究

导出了固体颗粒在任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方程对此方程进行线性化，并求出了其颗粒运动方程的解析通解。使用颗粒运动方程数值求解和分析稀疏颗粒湍流场中固体颗粒的运动。建立了湍流固－液两相液的Ｋ－ε双方湍流模型，体积分数流模型，Ｅｕｎｌｅｒｉａｎ－Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ混合湍流模型以及颗粒磨损模型，利用这些模型对一些水涡轮机械过流通道内的流动及固壁磨损进行了模拟，其预测结果与实验结果较为一致。     

固液两相流中固体颗粒的垂直分选模型

在单个固相颗粒运动方程的基础上，进一步考虑了多颗粒条件下的颗粒之间的相互作用，并通过对液体流动特性的简化考虑，建立了固体颗粒在水流中运动的垂直分选模型。本文提出的颗粒分选模型建立在细致分析两相流运动过程中颗粒受力特点的基础上，有助于对两相流运动和沉积的各个子过程进行深入的了解，可以模拟各种颗粒在固液两相流中的运动过程和最终状态，经过统计平均得出固相颗粒的运动和分选规律。     

水涡轮机械中的湍流固－液两相流动及磨损研究

导出了固体颗粒在任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方程，对此方程进行线性化，并求出了其颗粒运动方程的解析通解。使用颗粒运动方程数值求解和分析了稀疏颗粒湍流场中固体颗粒的运动。建立了湍流固－液两相流的Ｋ－ε双方程湍流模型、体积分数湍流模型、Ｅｕｎｌｅｒｉａｎ－Ｌａｇｒａｎｓｉａｎ混合湍流模型以及颗粒磨损模型，利用这些模型对一些水涡轮机械过流通道内的流动及固壁磨损进行了数值模拟，其预测结果与实验结果较为一致     

稀薄气－固两相流中相间的相互作用模型

本文以稀薄气－固两相湍流流动为研究对象，推导并模化了考虑固体颗粒存在时，气相的湍流模型方程，在拉格朗日方法中实现了气－固两相间动量、湍动能的相互作用。尤其是提出当量密度及当量耗散系数两个概念后，使模型方程的型式等同于标准Ｋ－ε模型，很适合工程应用。而气相对粒子湍流扩散的影响则由类似于布朗粒子扩散的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法来描述，实现了对确定性轨道模型的修正。最后，对颗粒在网格后均匀湍流中的扩散规律及圆管内的气－固两相湍流进行了数值模拟，表明本文提出的模型及方法很有工程应用价值。     

稀薄气—固两相流中相间的相互作用模型

本文以稀薄气－固两相湍流流动为研究对象，推导并模化了考虑固体颗粒存在时，气相的湍流模型方程，在拉格郎日方法中实现了气－固两相间动量、湍动能的相互作用。尤其是提出当量密度及当量耗散系数两个概念后，使模型方程的型式等同于标准Ｋ－ε模型，很适合工程应用。而气相对粒子湍流扩散的影响则由类似于布朗粒子扩散的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法来描述，实现了对确定性轨道模型的修正。最后，对颗粒在网格后均匀湍流中的扩散规     

固液两相湍流和颗粒磨损的数值模拟

基于两流体模型，建立了固液两相流中更一般的Ｋ－ε双方程湍流模型，模化了固相和液相的连续方程，动量方程及Ｋ方程和ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间的滑移，颗粒间的作用及相间作用，使用本文所建立的流模型和粒磨损模型，可 液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率，本文给出了一水轮机导叶在含沙水流中的过流特性及磨损情况的数值模拟，预测结果与实验结果比较一致。     

数字图像处理技术在固—液两相流实验中的应用

本文开发研制了一种能直观描述固体颗粒在流场中的运动轨迹和速度矢量分布的人机交互数字图像处理系统软件，并把它用于固－液两相流的实验研究。     

固—液两相流中的一种湍流模式

定义了体积分数速度，并由此建立了固－液两相流中的一种湍流模式，模化了动量方程，Ｋ方程及ε方程，本模型中，考虑了相间的速度滑移，颗粒间的作用及相间作用，对一管湍流中固－液混合物流动的预测表示与实验结果比较一致。     

THE DYNAMIC EQUATION FOR A SPHERICAL BUBBLE IN UNIFORM SIZED SOLID PARTICLE-LIQUID HOMOGENEOUS SUSPENSION

The momentum equation for solid-liquid two-phase flow proposed by Elghobashi and Abou-Arab is taken as the governing equations for the liquid phase,and the Lagrangian dynamic equation for a spherical particle moving in the liquid flow as the basic equation for the relative motion of the particle in the liquid phase in the paper.The dynamics equation for a bubble in solid-liquid twophase flow is proposed,as well as the simplified equations under two extreme conditions with the relationship between the bubble collapse characteristic time τ_C~* and particle response time τ_(rel)~* being τ_C~*>> τ_(rel)~* and τ_C~* <<τ_(rel)~*.     

离心力分离液固两相流

本文对旋流器中流体的运动微分方程、流线方程、速度分布、压力分布、能量损失进行了分析。重点是阐述了水力旋流器分离液固两相流颗粒运动状况,研究了不同流态下的颗粒相对运动速度,可除去的最小颗粒粒径以及除砂(泥渣)率的估算方法。     

A hybrid DEM/CFD approach for solid-liquid flows简

A hybrid scheme coupling the discrete element method(DEM)with the computational fluid dynamics(CFD)is developed to model solid-liquid flows.Instead of solving the pressure Poisson equation,we use the compressible volume-averaged continuity and momentum equations with an isothermal stiff equation of state for the liquid phase in our CFD scheme.The motion of the solid phase is obtained by using the DEM,in which the particle-particle and particle-wall interactions are modelled by using the theoretical contact mechanics.The two phases are coupled through the Newton’s third law of motion.To verify the proposed method,the sedimentation of a single spherical particle is simulated in water,and the results are compared with experimental results reported in the literature.In addition,the drafting,kissing,and tumbling(DKT)phenomenon between two particles in a liquid is modelled and reasonable results are obtained.Finally,the numerical simulation of the density-driven segregation of a binary particulate suspension involving 10 000 particles in a closed container is conducted to show that the presented method is potentially powerful to simulate real particulate flows with large number of moving particles.     

LIQUID PHASE FLOW ESTIMATION IN GAS-LIQUID TWO-PHASE FLOW USING INVERSE ANALYSIS AND PARTICLE TRACKING VELOCIMETRY

An inverse analysis algorithm is proposed for estimating liquid phase flow field from measurement data of bubble motion. This kind of technology will be applied in future for various estimation of fluid flow in rivers, lakes, sea surface flow, and also microscopic channel flow as the problem-handling in civil, mechanical, electronic, and chemical engineering. The relationship between the dispersion motion and the carrier phase flow is governed and expressed by the translational motion equation of spherical dispersion. The equation consists of all the force components including inertia, added inertia, drag, lift, pressure gradient force and gravity force.Using this equation enables us to estimate the carrier phase flow structure using only the data of the dispersion motion.Whole field liquid flow structure is also estimated using spatial or temporal interpolation method. In order to verify this principle, the Taylor-Green vortex flow, and the Karman vortex shedding from a square cylinder have been chosen. The results show that the combination of the inverse analysis and Particle Tracking Velocimetry (PTV) with the spatio-temporal postprocessing algorithm could reconstruct well the carrier phase flow of the gas-liquid two-phase flow.     

平面旋转水流中颗粒运动分离 特性的研究

本文旨在通过数值和实验方法,研究固体颗粒在旋转水流中发生分离运动的特性;通过4阶 龙格一库塔法求解颗粒运动方程,求出不同时刻颗粒运动方向与水流运动方向的分离角度。然后,在 一个匀速旋转的圆柱形平台上,对不同颗粒粒径、密度和平台转速,进行了不同参数组合的实验。实 验结果与数值解吻合良好。最后,利用多元回归方法,提出了误差在25%左右的预估公式。     

考虑液体压缩性影响下空泡溃灭冲击波对固体颗粒的作用

本文讨论了无限大水域中考虑液体压缩性影响下空泡溃灭冲击波对固体颗粒的作用,求得了固体颗粒所获得的最大速度;该速度的颗粒足以打坏或嵌入固壁(混凝土)中,引起更严重的空化、空蚀,形成空蚀和磨蚀的恶性循环,以致大规模剥落过流固壁面等。     

固液两相流中固体颗粒的垂直分选机理

在结构两相流的总体框架内，基于对单个固相颗粒受力的分析和对多颗粒条件下颗粒之间的相互作用，本文对液体流动特性进行了简化，采用固体颗粒在水流中运动的垂线分选模型，对各种颗粒浓度条件下的垂直分选特征进行了讨论。结果表明：随着颗粒浓度的增加，颗粒的分选过程加快，颗粒向上聚集的倾向加强，分选的结果会形成明显地在垂直方向上显示出反粒序分布。当颗粒体积浓度超过0．3以后，粗颗粒较细颗粒具有更大的向上聚集的倾向；当颗粒浓度接近极限浓度时，会出现颗粒分选速度的反常变化，说明分选模型在这种情况下失效。文中还通过常见的三种液相速度分布，分析了不同速度分布剖面对分选结果可能产生的影响。     

MOTION OF TRACER PARTICLES IN A CENTRIFUGAL PUMP AND ITS TRACKING CHARACTERISTICS

The Basset-Boussinesq-Oseen (BBO) equation can be used for most flows to trace the motion of a particle, but in a centrifugal pump, among the forces that act on the particles, one should also include those due to the impeller rotation, as additional effects. This paper firstly reviews various approximations of the BBO equation for the motion of dispersion particles in a viscous fluid. Then based on the motion equation for particles in low Reynolds number centrifugal pumps, a formula for calculating the tracking characteristics of tracer particles is deduced through the Fourier integral transformation. After that the deviations of the particle motion from the fluid motion, as predicted by the various approximations, are discussed and compared. At last, with an emphasis on the Particle Image Velocimetry (PIV) results, the tracking characteristics of particles are estimated. Also, advantages and disadvantages of different tracer particles are discussed and suitable tracer particles for application in PIV studies for flow fields in centrifugal pumps are suggested.