基于欧拉双流体模型对气固喷射器三维数值仿真
液固两相流动力学特性的数值模拟与实验验证
液固两相流动力学特性的数值模拟与实验验证液固两相流动是一种复杂的物理现象，涉及到流体力学、传热学、传质学等多个学科的知识。
在工程领域中，对液固两相流动的研究具有重要的意义，例如在石油开采、化工过程中的气液流动、泡沫流动等方面。
本文将探讨液固两相流动力学特性的数值模拟与实验验证的相关研究。
一、数值模拟方法数值模拟是研究液固两相流动力学特性的常用方法之一。
在数值模拟中，通过建立数学模型，利用计算机进行数值计算，模拟液固两相流动的行为。
其中，最常用的方法是基于Navier-Stokes方程的求解。
通过将流体的连续性方程、动量方程和能量方程离散化，可以得到液固两相流动的数值解。
数值模拟方法的优势在于可以对复杂的流动过程进行模拟，得到详细的流动特性。
例如，在石油开采过程中，可以通过数值模拟来研究井底气液两相流动的规律，优化井筒结构，提高采油效率。
此外，在化工过程中，数值模拟也可以用来研究泡沫流动的特性，优化反应器的设计，提高反应效率。
二、实验验证方法实验验证是研究液固两相流动力学特性的另一种重要方法。
通过设计实验装置，观察和测量流动过程中的各种参数，可以得到实际的流动特性。
例如，在石油开采中，可以通过在实验室中模拟井底气液两相流动的条件，测量流速、压力等参数，验证数值模拟的结果。
此外，在化工过程中，也可以通过实验来研究泡沫流动的特性，观察泡沫的形态、稳定性等参数。
实验验证方法的优势在于可以直接观察和测量流动过程中的现象，得到真实可靠的数据。
通过与数值模拟结果进行对比，可以验证数值模拟的准确性，并进一步改进模型和算法。
此外，实验验证还可以提供更多的细节信息，帮助研究人员深入理解液固两相流动的机理。
三、数值模拟与实验验证的结合数值模拟和实验验证是相辅相成的两种方法，在研究液固两相流动力学特性时，二者的结合可以提高研究的准确性和可靠性。
首先，通过数值模拟可以预测流动的趋势和规律，为实验设计提供依据。
其次，通过实验验证可以验证数值模拟的结果，提供真实可靠的数据。
基于欧拉-拉格朗日框架的空化流多尺度模拟方法及应用
基于欧拉-拉格朗日框架的空化流多尺度模拟方法及应用基于欧拉-拉格朗日框架的空化流多尺度模拟方法及应用是一种在多尺度上模拟空化流现象的方法。
空化流是指在液体中发生气泡形成和破裂的过程，这在很多工程和科学领域都有重要的应用。
这种方法结合了欧拉方法和拉格朗日方法的优势，能够在不同的空化尺度下进行精确的模拟。
在欧拉-拉格朗日框架中，欧拉方法用于描述液体的宏观流动行为，而拉格朗日方法则用于描述微观空化现象。
具体而言，欧拉方法将液体视为连续介质，通过求解宏观流动方程来描述流体的运动行为。
而拉格朗日方法则将每个气泡看作是一个独立的实体，通过跟踪每个气泡的位置、速度和形状变化来描述气泡的运动行为。
空化流多尺度模拟方法包括以下几个关键步骤：1. 宏观流动模拟：使用欧拉方法求解宏观流动方程，得到液体的速度场和压力场。
这个步骤通常可以通过有限元方法或者有限体积方法来实现。
2. 气泡初始化：在模拟区域中生成气泡，并确定气泡的初始位置和速度。
初始气泡的位置和大小可以根据实验数据或者经验公式进行确定。
3. 气泡运动模拟：使用拉格朗日方法跟踪每个气泡的位置和速度变化。
在每个时间步长中，根据宏观流动场的信息来更新气泡的运动状态。
这包括考虑气泡的浮力、阻力和表面张力等影响因素。
4. 修正宏观流动场：在气泡运动模拟过程中，气泡的运动会对宏观流动场产生影响。
因此，在每个时间步长中，需要根据气泡位置和速度的变化来修正宏观流动方程的求解，以确保模拟结果的准确性。
这种方法在船舶工程、核工程、化工工程等领域有重要的应用。
例如，在船舶尾迹模拟中，空化流多尺度模拟方法可以模拟出尾迹中的气泡特性，从而提供了更准确的尾迹预测。
在核工程中，该方法可以模拟冷却剂中的空化流现象，以评估冷却剂对核反应堆安全的影响。
在化工工程中，该方法可以模拟在反应器中气泡的形成和破裂过程，以优化化学反应的效率和产率。
综上所述，基于欧拉-拉格朗日框架的空化流多尺度模拟方法及应用能够在不同尺度下准确模拟空化流现象，为工程和科学领域提供了重要的模拟工具。
气固两相流模型在流场分析中的研究进展_孙晨(1)
第25卷第1期2011年3月上 海 工 程 技 术 大 学 学 报JOU RNAL OF SH ANGH AI UNIVERSIT Y OF ENGINEERING SCIENCEVol.25No.1M ar.2011文章编号:1009-444X(2011)01-0049-05收稿日期:2010-12-23基金项目:上海市科委重点科技攻关资助项目(0852*******);上海工程技术大学研究生科研创新资助项目(A-0503-10-14)作者简介:孙 晨(1985-),男,在读硕士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:scn_ok@ 指导教师:陈凌珊(1966-),女,教授,博士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:b ech enlsh@气固两相流模型在流场分析中的研究进展孙 晨,陈凌珊,汤晨旭(上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620)摘要:介绍了气固两相流的基本方程、理论模型和研究方法,论述了常用3类模型在流场模拟中的研究进展及应用状况.研究表明,气固两相流模型在工程实践中具有重大的应用价值,并对其研究趋势作出了展望.关键词:气固两相流;连续介质;颗粒轨道模型;拟流体;数值模拟中图分类号:TK 121 文献标志码:AStudy and Development of Gas Solid Two PhaseFlow Model in Flow Field AnalysisSU N Chen,CH EN Ling shan,TANG Chen x u(College of Automotive Engineering,Sh angh ai University of Engineering Science,Shanghai 201620,Chin a)Abstract :Basic equations,theo retical models and research m ethods o f the g as solid two phase flo w w er e introduced.Recent studies and applications of three com mon m odels in flow field simulatio n w ere dis cussed.A conclusion is draw n that the gas so lid tw o phase flow m odel ow ns g reat value in engineering practice.Then,the trend of researches on gas so lid tw o phase flow model w er e ex pected.Key words :g as solid tw o phase flow ;continuous m edium ;par ticulate tr ajector y mo del;pseudo fluid;numerical simulatio n纷繁复杂的多相物体流动普遍出现在自然界、日常生活和生产实践中.其中,气体与固体颗粒形成的多相流称为气固两相流,是流体力学与能源、动力、石油、化工等学科交叉的新兴系统科学.随着科技的迅猛发展,人们对两相流在工业应用领域的研究日益重视,如何用气固两相流模型对流场内流体分布及特征进行模拟仿真,已成为两相流问题的研究热点.近年来,国内外众多专家学者对气固两相流问题进行了大量的研究.其中,气相流动、固相流动、气固相互作用是气固两相流研究的3个主要方面.本文着眼于稠密两相流颗粒运动模拟、气固紊流剪切流场模拟、不同管线及复杂弯管流场模拟、内燃机缸内湍流燃烧分析、旋风分离器和流化床气力输送等当前热门研究领域,结合相关理论与方法,系统地论述了基于欧拉坐标系的连续介质模型、基于上海工程技术大学学报第25卷拉格朗日坐标系的颗粒轨道模型和颗粒拟流体模型在工业应用中的研究状况,为较好地掌握工业生产中流场分布规律及优化提供理论依据.1 两相流方程与模拟方法1.1 两相流基本方程1)两相流连续方程t + x j( v j )=-n k mk(1)2)两相流动量方程t ( v j )+ x j ( vv)=- p x j + x j e v j x i + v ix j+ g i +k (v ki -v i )/ rk +v i S +F M i(2)3)两相流能量方程t ( c p T )+ x j ( v j c p T )= x j e T Tx j+ s Q s -q r +n k Q k +c p T S (3)式中: 为颗粒表观密度;n k 、mk 为第k 种颗粒密度与单位颗粒质量;Q k 为各组颗粒与连续流体相间对流换热;c p T S 为单位体积中连续流体相; s 为连续流体相第S 组反应率; s Q s 为流体相单位体积反应热;F M 为颗粒Magnus 力; e 为方程对应的扩散系数.1.2 两相流模拟方法1.2.1 欧拉双流体法该方法将不同相视作同一微元体内相互贯穿的连续介质,对各相体积率在时间与空间上进行平均,用流动方程描述欧拉参考系下流体质量及动量运输过程,广泛用于自模化管流、风洞实验和气体绕流等流场模拟.曹玉春等[1]用欧拉双流体法分析了不同曳力模型及颗粒弹性恢复系数对鼓泡床稠密气固多相流的影响.郭印诚等[2]基于欧拉双流体法考察了突扩燃烧室内液雾燃烧过程,模拟结果与实验数据符合程度高.1.2.2 拉格朗日法该方法适用于研究二维流场及球形离散相传输过程,忽略颗粒间及颗粒与流体间的相互作用,由瞬态模型计算剪切流离散相传输.在流场特定点源引入大量颗粒后,结合积分方程求得每一颗粒运动轨迹与瞬时速度.昌泽舟等[3]数值研究了气固紊流剪切流中颗粒弥散的拉格朗日模拟.袁竹林等[4]成功地将拉格朗日法用于漏斗流模拟.王聪等[5]在双拉格朗日框架下解决了用离散涡法求解单相流与颗粒运动方程的相容性问题.1.2.3 欧拉-拉格朗日法该方法将特征线法与数值法相结合,主要用于求解连续相与离散相组成的多相流动问题.其中:连续相流场通过网格时间平均求得,并由经典Navier -Stokes 方程控制;离散相流场则由动量方程独立控制.刘向军等[6]详细描述了国内外稠密气固两相流欧拉-拉格朗日法的研究现状,揭示出颗粒运动的复杂经历及运动规律.庞明军等[7]用欧拉-拉格朗日双向耦合法研究了泡状湍流结构及其影响因素.丁琴等[8]通过建立基于欧拉-拉格朗日法的气固两相流模型,数值模拟了泡沫颗粒顶部及侧向射料的填充过程.2 气固两相流模型及应用2.1 连续介质模型连续介质模型把流体看成无数质点组成的毫无间隙的连续介质,从宏观上把握流体物理性质和运动特性,假设各种物理量在流体空间的连续分布、连续变化.采用 欧拉法 把固相看成拟流体,气固两相相互渗透,是目前两相流研究中广泛采用的一种模型,其典型数学模型有k - 模型和单流体模型.2.1.1 k - 模型k - 模型以单方程模型为基础,把湍动能k 与耗散率 相联系,综合考虑湍动能运输扩散与速度比尺的历史效应,通过求解湍流特性方程来确定涡黏性.该模型形式简单,使用方便,可用来计算复杂湍流,预测平面射流、边界层流、管内流动和多维无旋或弱旋流动,是目前最普遍、最具代表性的双方程湍流模型.毛宇飞等[9]通过低Reynolds 数k - 模型对超临界压力下直管湍流强制对流换热及其影响因素进行数值研究.该模型简洁直观、模拟精度高,在改善复杂湍流模型的同时,能在较苛刻的传热工况下进行准确计算.张建等[10]采用标准k - 模型对空流场平衡大气边界层进行数值模拟,通过对比不同方位的湍动能及黏性系数,准确显示各位置气流廓线特征.但由于驻流区湍动能驻点异常,还需采用修正方程对模型边界层自保持性进行修正,为改50第1期孙 晨,等:气固两相流模型在流场分析中的研究进展1)本文涉及的浓度,均为质量浓度( ).善空流场平衡性提出解决思路.刘晶[11]用标准k - 模型定性研究了内燃机汽缸内湍流流场分布及变化情况.研究表明:湍动能大小与缸内壁面距离有关,离壁面越近湍动能越小,且大部分集中于凹坑形燃烧室中心.该研究较真实地显示了内燃机缸内气流分布状况及变化过程.2.1.2 单流体模型单流体模型又称 无滑移模型 ,是在单相湍流模拟逐渐成熟的基础上发展起来的气固两相流模型.该模型假设:1)颗粒按尺寸分组,每组颗粒时均速度等于当地气体时均速度,即动量平衡;2)颗粒温度为常数或等于当地气体温度,即能量平衡;3)气相扩散系数与固相扩散系数相等,即扩散平衡;4)颗粒群按初始或当地尺寸分组;5)各相间相互作用,颗粒群与连续流体相阻力忽略不计.刘云卿[12]指出单流体模型的主要优点是处理方法简单,可采用较成熟的处理两相流问题,并运用该模型对柴油机微粒过滤器气固两相流特性进行数值模拟,着重研究了过滤体内压力场、速度场及均匀性分布.结果表明:过滤体阻力造成内部压力逐层递减,扩口壁面压力损失较明显,径向微粒浓度1)呈抛物线状分布,受涡流强度影响较大.徐刚等[13]应用单流体模型数值模拟了旋流喷嘴流体速度场、喷嘴出口处空气涡流及其深度随压强的变化关系,指出气涡深度与流量大小成正比,气涡越深流量越大,并进一步分析流量 压强关系曲线,为改善喷嘴结构提供可行方案.2.2 颗粒轨道模型颗粒轨道模型也称 离散颗粒模型 ,它把颗粒群看成离散相,在拉格朗日坐标系中考察颗粒与气体、颗粒与颗粒间相互作用,通过追踪颗粒运动轨迹来观察沿轨道颗粒的速度、温度、密度、质量及能量的变化过程.该模型假设:1)颗粒相是与连续流体相存在速度及温度滑移的离散相;2)颗粒群自身无湍流黏性、湍流扩散和湍流导热;3)颗粒群按初始尺寸分组,每组颗粒在任何时刻都有相同尺寸、速度和温度;4)各组颗粒从一定位置出发沿各自轨道运动,可追踪颗粒质量、速度和温度的变化情况;5)颗粒作用于流体的质量、动量能量源等价均布于气相单元内.文献[14]认为,颗粒轨道模型的最大优点在于物理概念明确,计算简单,可节省计算机存储及运算时间,能追踪描述复杂经历的固相颗粒,数值模拟时不产生伪扩散.徐江荣[15]基于湍流理论研究了两相流颗粒轨道模型的特征频率,构造频谱分布函数后对频谱指数特性进行分析,结合相关流体理论系统描述了湍流脉动过程,为复杂工程流场中颗粒轨道模型的改善提供相应技术方案.胡建新等[16]将颗粒轨道模型中3种颗粒跟踪与定位算法进行对比研究,结合超声速拦截器外流场模拟算例,详细分析了飞行器复杂流场的变化过程,指出综合考虑搜索网格数与搜索时间条件下,R.Chor da 颗粒轨道算法具有显著优势.胡长松等[17-19]基于颗粒轨道模型建立柴油机微粒过滤器二维流场模型及气固两相流模型,对微粒在多孔介质中的扩散、惯性捕集机制进行模拟研究,指出气体流速与微粒粒径对捕集效率均产生不同程度影响,模拟结果与实验数据误差较小,具有一定的合理性与可行性.2.3 颗粒拟流体模型颗粒拟流体模型又称 小滑移模型 ,该模型基于连续介质概念,把颗粒视作与流体相互渗透的一种拟流体,全面考虑相间速度滑移、颗粒扩散、相间耦合和颗粒对流体的作用.该模型将流体与颗粒在整体上视为一种特殊介质,给出三维空间颗粒速度、浓度、温度的分布规律,在计算、建模、求解上具有统一性.于勇等[20]指出颗粒拟流体模型对可压缩两相流具有典型指导意义,并将其用于研究超声速可压缩两相流中气相与颗粒的相互作用规律.研究表明,颗粒浓度与粒径大小均对两相流产生较大影响,且颗粒的存在会使流场产生较大变化,造成轴向射流马赫数降低,温度升高.鲍仲辅等[21]采用颗粒拟流体模型对圆柱气固喷射器两相流动进行三维数值仿真,并指出该模型将能量耗散转化为黏度,较大程度地简化了计算规模,且运算时间短.郑建祥等[22]基于黏性颗粒拟流体模型数值模拟了流51上海工程技术大学学报第25卷化床纳米颗粒气固两相流动特性,主要研究了颗粒间的黏性作用与能量耗散,为提出适用纳米颗粒的新拟流体模型提供科学依据.汪翔等[23]实验研究了基于颗粒拟流体模型的柴油高压喷嘴空化流动,进一步寻找影响柴油机喷雾及燃烧的主要因素.研究表明,边界条件对喷口内空化流动较敏感,压力波动导致空化过程不稳定,且液相湍流分布特征与喷口速度有助于柴油一次性雾化.王维等[24]采用颗粒拟流体模型对循环流化床流场分布进行模拟仿真,并将空隙率、颗粒速度等相关参数与传热过程相耦合,其模拟结果与实验数据吻合程度高,为耦合流动、传热、反应的二维模拟及燃烧器结构优化提供可靠依据.潘卫国等[25]将颗粒拟流体模型与离散介质动力理论结合,对不同弯管及复杂管线内气固两相流动进行数值模拟,详细研究了弯曲角度与曲率半径对不同尺寸粒子的分离效果,为电站锅炉燃烧流场优化提供有效途径.3 模型分类及对比用于描述气固两相流场变化的数理模型主要有3类,分别为基于欧拉坐标系的连续介质模型、基于拉格朗日坐标系的颗粒轨道模型和颗粒拟流体模型.其中:连续介质模型主要包括k - 模型与单流体模型;颗粒轨道模型可分为颗粒轨道随机模型和颗粒轨道模型频谱法等;典型颗粒拟流体模型为气体拟颗粒模型.目前,将气固两相流理论融入工程实践还处于不断完善阶段,通过对两相流模型研究现状的分析比较,结果表明:1)连续介质模型大多用于研究工程流体力学中的气液运动规律,其优点在于能将流体结构抽象为连续介质,对微观问题进行宏观处理,但该模型不适用于研究分子间距较大的特殊气体动力学问题.2)颗粒轨道模型主要用于研究流体力学中颗粒相与流体相的相互作用,其优点在于能较好地描述复杂经历中颗粒蒸发、凝结、挥发等过程,但该模型对流场颗粒浓度、速度分布及湍流扩散等现象缺乏较好的处理方法.3)颗粒拟流体模型重点用于研究流体中颗粒相黏性、扩散及导热等物理性质,其优点在于能同时考虑颗粒自身的湍流扩散与相间速度滑移,统一处理弥散颗粒与连续流体,但该模型计算量过大,对复杂流体现象的处理有待进一步改进.4 结 语经过多年的不懈努力,我国气固两相流研究已取得迅猛发展,并逐步成为以守恒方程为基础,从本构关系出发的多层次现实性交叉学科.在加强国际前沿交流的基础上,我国气固两相流研究将立足实际工业需求,从工业生产中寻求创新突破口,在协调发展相关学科的同时,深入研究非线性流动、流型转变机制、瞬态现象解析和多维紊流等复杂两相流现象,不断开拓学术领域与研究成果,为我国现代化工业建设奠定坚实基础.参考文献:[1] 曹玉春,吴金星,李言钦,等.基于欧拉-欧拉模型的气固鼓泡床数值模拟研究[J].热力发电,2008,37(11):35-38.[2] 郭印诚,林文漪,王冬.液雾燃烧的全欧拉模型数值模拟[J].燃烧科学与技术,2000,6(1):38-43.[3] 昌泽舟,Berlemont A ,Go uesbet G.气固紊流剪切流中颗粒弥散的拉格朗日模拟[J].空气动力学学报,2001,19(1):39-46.[4] 袁竹林,徐益谦.用拉格朗日法对气固两相流动的数值模拟[J].发电设备,1997(6):27-29,36.[5] 王聪,陈斌,郭烈锦,等.双拉格朗日模型模拟气固两相双圆柱绕流[J].西安交通大学学报,2009,43(1):77-80.[6] 刘向军,石磊,徐旭常.稠密气固两相流欧拉-拉格朗日法的研究现状[J].计算力学学报,2007,24(2):166-172.[7] 庞明军,魏进家,刘海燕,等.泡状流相分布及湍流结构的欧拉-拉格朗日双向耦合数值研究[J].西安交通大学学报,2010,44(7):1-5.[8] 丁琴,吴志超,姜俊侠,等.基于欧拉-拉格朗日模型的射料过程的数值模拟[J].特种制造及有色合金,2006,26(4):211-214.[9] 毛宇飞,郭烈锦,白博峰.基于低R eynolds 数k -模型的超临界流体对流换热的快速计算模型[J].化工学报,2010,61(2):281-288.[10] 张建,杨庆山.基于标准k - 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气固两相流动与数值模拟
气固两相流动与数值模拟气固两相流动是指气体和固体颗粒同时存在并相互作用的流动形式。
在很多工程和科学领域中都有气固两相流动的研究和应用，比如颗粒物输运、床层反应器、气固分离器等。
数值模拟是研究气固两相流动的重要手段之一，它可以通过计算机模拟来预测和优化工程系统中气固两相流动的性能。
在气固两相流动数值模拟中，常用的方法包括欧拉-拉格朗日法和欧拉-欧拉法。
欧拉-拉格朗日法中，气相按照流体力学的方程进行模拟，固相颗粒则通过离散粒子轨迹模拟，两相之间通过相互作用力进行耦合。
欧拉-欧拉法中，气相和固相都按照流体力学的方程进行模拟，通过相互边界条件进行耦合。
这两种方法各有优缺点，选择合适的方法需要根据具体流动情况和研究目的来决定。
数值模拟气固两相流动的关键是建立准确的数学模型和有效的数值方法。
在模型方面，需要考虑气相流动的速度场和压力场，固相颗粒的运动和相互作用力，以及两相之间的耦合关系。
这些模型可以基于流体力学的基本方程，如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程，通过适当的假设和边界条件进行推导。
在数值方法方面，常见的有有限体积法、有限元法、拉格朗日法等。
数值方法的选择取决于流动问题的复杂性和计算资源的可用性。
除了数学模型和数值方法，还需要关注数值模拟的边界条件和初始条件的设定。
边界条件是模拟区域中气固两相流动与外界的相互影响。
常见的边界条件有入口条件、出口条件和壁面条件，可以通过实验数据或经验公式来确定。
初始条件是模拟开始时的物理状态，通常需要提供气相和固相的初始速度和初始浓度分布。
在数值模拟气固两相流动时，还需要考虑模型验证和结果分析的问题。
模型验证是通过与实验数据进行对比，验证数值模拟的准确性和可靠性。
结果分析包括对模拟结果进行可视化和定量分析，以获得对气固两相流动机理的深入理解，并为工程应用提供参考依据。
综上所述，气固两相流动与数值模拟是一个复杂的研究领域，需要结合数学模型、数值方法和实验数据进行研究。
基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟
ｃ一 ３ ４ ） 。（ ＋ ． ８ ．
一 ，
（ ）
（） ６
这个 模 型是基 于流化 床 或沉 淀床 颗粒 的末端 速度 的测 量 ， 使 用体积 分数 和相 对雷诺 数 的 函数关 系式 ： 并
曳 力模 型进行 修正 ， 利用 Ｆ ＵＥ Ｌ ＮＴ 软 件 自带 的双 欧 拉模 型 对 均 匀 床 内低 速 气 固
两 相流 场进行 数值计 算 ， 为进 一步改 善 和推 动 气 固两 相 流动 数 值模 拟 的 发 展提 供
依 据．
１ 模 型修 正
实 验和数 值模 拟采 用高 １ ０ 直径 为 ０ １ 带分 布板 的鼓 泡床 ， 口空气 ． ０ｍ， ． ５ｍ 入
（） ８
式 中 ，。 别 为 固相 和 液 相 分 数 ． ａ分
固相 自由沉 降速 度 系数为
一
０ ５ Ａ 一 ０ ０ Ｒ ￣（ ． ６ ｅ） ０ １ Ｒ ２ ．（ ． ６ ｅ ＋ ／ Ｏ ０ Ｒ ＋ ． ２ ｅ（ Ｂ— Ａ） Ａ ） ＋ ，
式中： Ａ—ａ’ 当 ａ≤０ ８ ， ｝ “； ｌ ． ５ Ｂ一０ ２ ２ ｉ 当 ａ＞ Ｏ ８ ， ． ８ ａ 船， ｌ ． ５ Ｂ—ａ一． ９ ｉ
化 剂在流化 床 中的密 度分 布规 律 ， 得 出分布 图和 关 系式 ． ｉａｐ ｗ Ｄ＿ 提 出把 颗 粒作 为 连续 相 处 理 的 并 Ｇ ｄ ｓｏ ８
双 流体模 型 ， 并且 成 功预测鼓 泡 床流体 力学 行为 ． 杨太 阳等 ＿ 在双 流体模 型基 础上 发展 针对 气 泡的模 拟程 ９ 序， 成功模 拟鼓 泡床 中气泡 频率 、 速度 、 长度 特征 及颗 粒循 环状态 ． 对 于气 固两相 流动 ， 间 曳力是表 征 两 相之 间相互 作 用 和 动量 交 换 的重 要 参 相 数， 决定数 值计 算总 体 的准 确性 ． 于低 流化 风 速下 ， 用 Ｓ ａ ａ— Ｂ ｉ 对 采 ｙ ｍｌｌ Ｏ’ ｒ ｎ曳 ｅ 力模 型计算 床 内流化 过程误 差 较大 ． 合 实验数 据 ， 者对 Ｓ ａ ａ Ｏ’ ｒ ｎ “ 结 笔 ｙ ｍｌｌ Ｂ ｉ — ｅ
fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流材料的设置原则
fluent仿真欧拉模型中,对于气固两相流材料的设置原则【主题】fluent仿真欧拉模型中，对于气固两相流材料的设置原则【正文】1. 欧拉模型介绍在流体力学领域，欧拉模型是描述流体运动的基本模型之一。
它通过对流体的质量、动量和能量进行数学描述，来研究流动的规律。
在fluent仿真中，欧拉模型被广泛应用于多相流模拟，特别是气固两相流体的仿真。
2. 气固两相流材料的设置原则气固两相流是指气体和固体颗粒同时存在并相互作用的流动现象。
在fluent仿真中，对于气固两相流体的设置，需遵循以下原则：2.1 明确流场特性在设置气固两相流模拟时，首先要明确流场的特性，包括颗粒的密度、直径、速度和分布等。
这些参数的准确描述对于模拟结果的准确性至关重要。
2.2 考虑颗粒间相互作用在气固两相流体中，气体和颗粒之间存在着复杂的相互作用。
在fluent仿真中，需要考虑颗粒间的碰撞、沉降、回流等过程，以准确模拟流体的运动和颗粒的分布。
2.3 优化边界条件在设置气固两相流仿真时，边界条件的设定对于模拟结果的精度和稳定性有着重要影响。
需要合理设置出口压力、入口速度、颗粒注入速率等参数，以保证仿真结果的准确性。
2.4 考虑物质性质气固两相流体的模拟中，物质的性质也是至关重要的。
需要考虑气体和颗粒的密度、粘度、表面张力等物性参数，并合理设置在fluent仿真中。
3. 个人观点和理解在进行fluent仿真中，对于气固两相流体的设置原则，我认为需综合考虑流场特性、颗粒间相互作用、边界条件和物质性质等因素，以达到准确、可靠的模拟结果。
不断优化模型和参数设置，提高模拟的精度和稳定性。
4. 总结和回顾fluent仿真欧拉模型中，对于气固两相流体的设置原则，需要全面考虑流场特性、颗粒间相互作用、边界条件和物质性质等因素。
只有在这些方面做到全面、准确的设置，才能得到高质量的仿真结果。
【知识文章格式撰写】本文介绍了fluent仿真欧拉模型中，对于气固两相流体的设置原则，涉及了明确流场特性、考虑颗粒间相互作用、优化边界条件、考虑物质性质等内容。
复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟
复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟摘要：本文研究了利用数值模拟来研究复杂几何形状喷管内外三维流场的研究。
我们利用一个特殊的不可压缩的流动模型来获取内外流场的属性，并利用三维数值模拟来提供相关结果。
结果表明，复杂几何形状喷管内外三维流场有利于增加流动湍流，从而使内部流场更加复杂。
关键词：复杂几何形状、喷管、流场、数值模拟正文：本文以复杂几何形状喷管内外三维流场为研究对象，利用数值模拟技术进行研究。
选用一个特殊的不可压缩性流动模型来定义内外流场的速度场和压力场，利用三维数值模拟的方法来求解流动问题。
研究了流场中不同的几何形状对流动特性的影响，如流动湍流、能量放大和压力分布等。
分析了喷管内外的流动特性，包括内部的局部混合情况，以及喷管内外壁面上的属性。
最后，总结了复杂几何形状喷管内外三维流场的规律。
复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟可以用于众多工业领域，特别是催化剂、储油技术和流体动力学相关领域。
例如，可以用来模拟复杂几何形状喷管内外流场特性，为提高催化剂的催化效率提供有益的信息；对于储油技术而言，可以利用数值模拟技术来模拟三维流场特性，根据油地质特征和泄漏方式来预测不同油层的油量和渗透率；此外，流体动力学也可以应用此技术，例如模拟和分析涡轮增压器的流动质量和压力，以及辅助人们在流体发动机设计过程中精确优化流场特性。
另外，复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟还可以应用于航空航天、医学诊断、重力潮汐和地质勘探领域。
因此，复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟技术可以作为测试和优化各种工程问题的一种重要手段，这也为物理研究提供了很多有价值的信息，这些信息可以应用到工程实践中去，让我们能够利用有限的资源实现更高效的工程实现。
复杂几何形状喷管内外三维流场的数值模拟技术还可以应用于卫星微重力测量领域。
通过使用复杂几何形状的喷管，可以精确地模拟微重力场，更准确地预测重力影响范围等。
例如，可以模拟宇宙空间环境下太阳系物体之间的重力影响，以此来改善宇航轨道计算，增强宇航器的操纵性能。
气液两相流动的数值模拟
气液两相流动的数值模拟引言气液两相流动是一种复杂的流体现象，广泛应用于化工、能源和环境等领域。
为了研究和优化气液两相流动的过程，数值模拟成为一种重要的工具。
本文将介绍气液两相流动的数值模拟方法及其应用，并对相关技术进行分析和比较。
1. 数值模拟方法气液两相流动的数值模拟方法主要包括欧拉法、拉格朗日法和欧拉-拉格朗日耦合法。
欧拉法基于流体的宏观性质，将流体看作是连续的介质，通过求解Navier-Stokes方程来模拟流动过程。
拉格朗日法则是以流体的微观性质为基础，对流体进行粒子追踪，通过求解基于粒子的质点运动方程来描述流动。
欧拉-拉格朗日耦合法则是将欧拉法和拉格朗日法相结合，综合考虑流体宏观和微观性质，使得模拟结果更加准确。
选择适合的数值模拟方法需要充分考虑流体性质、流动特点和计算资源等因素。
2. 数值模拟过程数值模拟气液两相流动的过程可以分为准备工作、建模和求解三个步骤。
2.1 准备工作在进行数值模拟前，需要对流动区域进行几何建模和边界条件的设定。
根据实际情况，可以采用CAD软件构建三维模型，并将模型导入数值模拟软件中。
边界条件包括入口条件和出口条件，以及固体壁面的边界条件。
入口条件包括流体的质量流率、速度和温度等参数，出口条件可以是静压或者设定的速度和压力等参数。
2.2 建模在建模阶段，需要选择适当的数值模型和求解方法。
对于气液两相流动，常用的数值模型包括两流体模型、VOF（Volume of Fluid）模型和Eulerian-Eulerian模型。
两流体模型将气液两相看作是不同的物质，通过求解两个连续介质的守恒方程来描述两相流动。
VOF模型则将气液两相看作是同一物质的不同相态，通过跟踪气液界面的位置来模拟两相流动。
Eulerian-Eulerian模型是综合两流体模型和VOF 模型的优势，对流体的宏观和微观性质进行耦合求解。
求解方法常用的有有限体积法、有限差分法和有限元法等。
2.3 求解在求解阶段，可以利用数值模拟软件对建模结果进行求解。
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５ ０４ ） １６ ０
摘要 ： 基于欧拉 双流体和颗粒动理学理论 ， 对一种 圆柱气 固喷射器 里的两相流 流动做 了数值 模拟。结果表 明 ， 喷射器
开始工作时会有一股浓度较 大的颗粒流脉动 。在喷射器进入稳定工作状 态后 ， 可以发现一开始管底浓度较 大 ， 但是沿轴 向方 向浓度有所下降 ， 同时在径 向均匀分布开。另外 ， 还和一种矩形喷射器 的仿真结果做 了对 比， 明在 防止 颗粒聚集 证
Ａ ｓ ａｔ ｂ ｔ ｃ ： Ａ ｎ ｍ ｒ ａ ｓ ｕａ ｏ ｆ ｈ ａ—ｏ ｄ ｐ ａｅｆ ｗ ｉ ａ ｃｌ ｄｉ ｌ ｎｅ ｔ ａ ｅ ｎ ｐ ｒ ｒ ｅ ａｅ ｎｅ ｌ ｉ ｒ ｕ ｅｉ ｌ ｉ ｌｔ ｎｏ ｅｇ ｓ ｌ ｈ ｓ ｏ ｎ ｙ ｎ ｒ ａ ｉ ｃ ｒｈ ｓｂ ｅ ｅｆ ｍ ｄ ｂ ｓｄ ｏ ｕｅ ａ ｃ ｍ ｉ ｔ ｓｉ ｌ ｉ ｃ ｊ ｏ ｏ ｒｎ
１ 前 言
Ｔｕｉ 我 国的熊源 泉 ， 利 用 欧拉 一拉格 朗 日模 ｓｊ和 在
型 描述 流场 的 同时结 合 了离散 单元法 来考 虑颗粒 之 间 以及颗 粒与 管 壁之 间 的相互 作 用 ， 而较 为 从 精 确 地 模 拟 了 气 固 两 相 流 的运 动 情 况 。欧 拉一 拉格 朗 日模 型对 流场 中的 每一个 颗粒进行 跟 踪 ， 以能 精 确 考 虑 颗 粒 之 间 的 碰 撞 、 触 及 摩 所 接 擦 ， 型 中的 人 为 假 设 很 少 ， 同时 也 带 来 了 问 模 但
Ｋ ｙ ｗ ｒ ： ｇ ｓｓｌ ｊｃ ｒ ｅ ｌ ｉ ｏ ｕｄｍｏ ｅ；ｋ ｅ ｃｔｅ ｒ ｏ ｇａ ｕａ ｆ ｗ； ｕ ｅｉ ｌ ｉ ｕａ ｏ ｅ ｏ ｄ ａ — ｉ ｉ ｅ ｔ ； ｕｅ ａ ｔ — ｉ ｄ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｒｎ ｌｒ ｏ ｎ ｍ ｒ ａ ｓ ｌ ｉ ｏｄ ｎ ｏ ｒｎ ｗ ｆ ｎ ｉ ｈ ｙ ｌ ｃ ｍ ｔｎ
Ｔ ｒｅｄｍｅ ｓ ｎ ｌ ｕ ｒｃｌ ｉ ｌｔ ｎｏ ｓｓｌ ｎｅｔｒｗｉ ｕｅｉｎ Ｔ — ｕｄＭ ｏ ｅ ｈ ｅ．ｉ ｎｉ ａ Ｎ ｍｅｉ ｍｕａｉ ｎＧａ － ｉ Ｉｊｃｏ ｔ Ｅ ｌｒ ｗｏｆ ｉ ｄ ｌ ｏ ａＳ ｏ ｏｄ ｈ ａ ｌ
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方面 的性能 ， 圆柱喷射器是优于矩形 喷射 器的。
关键词 ： 气 固喷射器 ； 欧拉双流体 ； 颗粒动理学 ； 数值仿 真
中 图分 类 号 ： Ｔ １ ；Ｑ ２ ． Ｋ ６Ｔ ０７３ 文章 标 识 码 ： Ａ ｄｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ２ ．０ ０ ０ ．０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ５— ３９ ２ １．５ ０６ ｓ
ＦＬ Ｄ ＵＩ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
Ｖｏ． ９， ． ２ ０ １３ Ｎｏ ５， ０１
文 章 编 号 ：０５—０２ （０ ０ ０ ０ ２ １０ ３ ９ ２ １ ）５— ０ ４一Ｏ ５
基于欧拉双 流体模型对气 固喷射器三维数值仿真
鲍 仲辅 ， 杜群 贵 ， 谢
（ 南理工大学 华 广东广州
恺