三维k-ε-Ap模型在固液两相流时均运动特性研究中的应用

固液两相流运动特性是水动力学中的一个研究热点。本文建立的三维k--εAp两相湍流模型首先研究了模型中颗粒相的两个控制参数对数值结果的影响,然后讨论了不同的颗粒平均粒径、水流流速与颗粒材料密度等三种情况下固液两相流的时均运动特性。数值计算结果和试验实测结果吻合良好。     

方管内固液两相流时均运动特性的数值研究

应用三维κ-ε-Ap两相湍流模型对垂直和水平方管内挟沙水流的固液两相时均运动特性和颗粒浓度分布规律进行数值研究,讨论了颗粒平均粒径和水流流速对固液两相流时均运动特性和颗粒浓度分布规律的影响。数值计算结果和试验实测结果吻合良好,准确得到了方管内固液两相流的时均运动特性。     

水平方管内固液两相流运动特性数值模拟

将周力行建立的k-ε-kp两相湍流模型引入固液两相流的研究中，对水平方管内挟沙 水流固液两相的时均特性、脉动特性以及颗粒密度分布进行了数值模拟。将计算结果与k-ε-Ap模型、动理论计算结果以及物理模型试验观测结果进行了比较，发现k-ε-k p模型数值计算和物理模型试验观测结果的一致性较好；和kεAp模型相比，由于考虑了颗粒相的湍动特性在固液两相流中的作用，k-ε-k-p两相湍流模型可以得到颗粒的脉动速度分布；和动理论相比，k-ε-kp模型无法准确地预测固相的垂向脉动速度，需要引入各向异性的两相流模型。     

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。     

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（Ｋ─ε双方程模式），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。     

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。     

数字图像处理技术在固-液两相流实验中的应用

本文开发研制了一个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。结果表明，数字图像处理技术能够很好地用于分析悬浮颗粒在紊流中的跟随运动特征（速度分布、轨迹等），悬浮颗粒在紊流中的跟随运动取决于颗粒的粒径、密度和流体流动状况等因素。     

密相液固两相流动的数值研究

本文推导了适用于考虑浓度变化影响的密相液固两相流动数值计算的ＤＩＰＳＡＲ算法，对竖直上升管中密相液固两相流动进行了数值计算，计算值与实测值较为符合。     

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。     

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     

水轮机转轮内部的三维固液两相紊流计算

利用K-ε-AP两相紊流模型和SIMPLEC法计算水轮机转轮内部的三维固液两相紊流.计算结果给出了水轮机转轮内部的三维固液两相流动的主要流动参数，例如，连续相(液相)和离散相(固相)速度，两相速度滑差，固液两相流动下的压力分布等。     

气-液两相泡状流K—ε紊流模型

本文详细讨论了一个用来模化气-液两相泡状流的K—ε紊流模型推广形式。该模型将两相流中的紊流扰动分解成剪切力诱导和气泡诱导两个部分,并假设两者是可以线性叠加的。由此引出了两个时间常数模型,该模型与均匀两相紊流数据和管流数据符合很好。模型中各系数仍使用单相K—ε模型的形式,只新引入了气泡虚拟容积系数这一参数。运用该模型不但可令人满意地计算紊流各量的变化趋势,而且可预报紊流扰动的衰变特性。     

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。     

液固两相流冲刷腐蚀研究

研究了机械性能和耐蚀性对材料在液固两相流中冲刷腐蚀的作用。结果表明，即使在弱酸性液固两相流中，材料的耐蚀性对冲刷腐蚀作用最大，机械性能只在冲刷速度高时才有作用，且在材料耐蚀性相近时，其作用才有显著表现。材料的性能影响不同冲刷角度时的冲刷腐蚀规律。对于Ｔ１０钢等脆性材料，冲刷腐蚀失重随冲刷角度增大而单调增加，在冲刷角为９０°时最大。而塑性材料１Ｃｒ１７Ｍｏ２的冲刷腐蚀失重在３０°左右时出现峰值，在９０°时为最大。     

稠密固液两相流管道絮凝研究

通过对前人有关稠密固液两相流管道絮凝过程的研究回顾与分析，基于管道中流体运动处于紊动状态这一事实，推导出了新的管道中稠密两相流体紊乱的平均流速梯度G（即絮凝强度）的计算公式，克服了以往有关教科书存在的物理概念和数学推导方面的缺陷。利用该公式并结合试验对管道絮凝过程的最佳GT值进行了研究，得出当GT＝60－120时，稠密固液两相流管道絮凝效果最佳。     

RNG k-ε模型在超空化流动计算中的应用评价

为深入了解两相共存超空化的非定常特性,分别采用标准RNGk-ε模型及其修正模型,计算了绕水翼的超空化流动,并通过与实验结果的对比对各个模型进行了评价。计算结果表明;标准RNGk-ε模型及其修正模型均可以模拟绕水翼的超空化流动状况,能比较准确地模拟两相共存超空化阶段汽相和水汽混合相界面的反向波动过程;模型常数的不同主要表现为对空穴内逆压梯度的影响,并由此导致了计算获得的最大空穴长度以及两相界面反向波动速度的差异;超空化区域内水汽两相的变化与压强分布均存在对应关系,压强的变化导致了水汽两相界面的反向波动。     

辐流式沉淀池液固两相流力学特性三维数值模拟

采用两相流混合模型,选取RNG k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对辐流式二次沉淀池液固两相流力学特性进行三维数值模拟。采用有限体积法求解微分方程;紊动能、紊流耗散均采用Quick离散格式;速度与压力耦合求解时使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法。通过模拟获得了速度场、紊动能和污泥质量浓度等参量在空间的分布规律,对沉淀池的设计有一定的参考价值。     

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。     

高浓度恒定固液两相流运动机理探析：Ⅱ.应用

低浓度和高浓度固液两相流运动可以通过微观动理论加以描述[1].本文在文献[1]的基础上，探讨固液两相流在低浓度和高浓度情形下的应用方法，以颗粒浓度垂线分布为例进行分析，获得了满意的结果，也揭示了高浓度固液两相流的一些特点.