栗晶
,
柳朝晖
,
王汉封
,
卢兴
,
郑楚光
工程热物理学报
本文运用粒子图像速度场测量仪(PIV)对水平槽道气固两相湍流边界层进行研究.实验雷诺数为Rer=444,选用两种粒径分别为60μm和110μm的聚乙烯颗粒作为固相,质量载荷控制在1×10-3.实验结果表明即便在较低载荷下,固相颗粒的存在仍然能比较明显地改变边界层的湍流属性以及拟序结构,而且可以发现在近壁面颗粒会削弱流向的湍流强度以及雷诺剪切应力.
关键词:
PTV
,
湍流调制
,
水甲槽道
,
气固两相流
,
边界层
费飞
,
熊琰
,
栗晶
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
本文利用布朗动力学和斯托克斯动力学方法对胶体在剪切流动下的重构和断裂过程进行了数值模拟,计算并分析了颗粒间作用势以及流体相互作用力对胶体断裂的临界剪切率的影响.模拟中胶体颗粒间作用势采用了L-J势和Yukawa排斥势的组合模型.模拟结果显示,作用势最大值与最小值的差决定了胶体断裂的临界剪切率,但由于胶体的几何构型(也是作用势的函数)的影响,两者的依存关系是非线性的.布朗动力学方法虽然不包含颗粒间的流体相互作用力,但是与斯托克斯动力学方法的结果比较发现,当颗粒间作用势较强,胶体满足刚性假设时,布朗动力学方法依然能够定性地给出胶体在剪切流动下的断裂规律.
关键词:
胶体重构
,
流体相互作用
,
斯托克斯动力学
刘亚明
,
柳朝晖
,
韩海锋
,
栗晶
,
郑楚光
工程热物理学报
本文采用直接数值模拟的方法从颗粒所见的流场拓扑结构这一角度探讨了颗粒在不同拓扑结构下速度统计特性.结果表明,不同惯性的颗粒所见流体的速度特性类似,在Top1和Top2结构中,随时间演化而减少,而在Top3和Top4结构中随时间有波浪性的增长;由于颗粒惯性的差异引起的轨道交叉效应不同,颗粒与颗粒所见流体速度的关联随颗粒增大而衰减加剧,在颗粒与流体相之间的能量传递中,不同拓扑结构明显不同,从颗粒加入时能量由颗粒相向流体传递,各拓扑结构的相对强度为Top2>Top4>Top1>Top3,演化到后期能量由流体相向颗粒相传递,相对强度为Top1>Top2>Top3>Top4;st=1.0和st=10.0的颗粒差别在于演化后期Top2和Top3相对强度的转变.
关键词:
气固两相流
,
惯性颗粒
,
拓扑结构
栗晶
,
蒋贵丰
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
本文采用PIV两相同时测量方法,对低载荷气固两相双喷嘴对置撞击射流中的颗粒运动特性进行了研究.实验中轴向射流出口雷诺数为Re=14500,喷嘴内径为d=10 mm,喷嘴间距为L/d=12;颗粒相采用平均直径为dp=100μm的实心玻璃微珠,圆管加速段中的颗粒质量载荷控制为1％～4％.研究结果表明,低载荷下撞击射流中的颗粒间碰撞可忽略,颗粒浓度在喷嘴附近达到峰值;惯性使得颗粒轴向速度在穿入到反向射流前缓慢衰减,之后迅速减小;颗粒在撞击区形成高湍动区域,进而强化了颗粒相的混合效应.
关键词:
双喷嘴对置撞击流
,
气固两相流
,
颗粒运动
,
PIV
,
PTV
吴丹
,
栗晶
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
撞击流因其独特的流场性质在工业过程中有着广泛的应用.本文采用基于有限差分格式的直接数值模拟程序首先对Re=2500的平面射流进了模拟,得到的结果与实验值相当吻合,验证了程序的有效性;然后对喷嘴间距比L/h=10(L为喷嘴间距,h为喷嘴高度)的受限空间内平面撞击流进行了模拟,发现撞击流中轴向射流和径向射流的剪切层出现了和平面射流类似的涡卷起和配对的现象,并且平均速度场中出现了大尺度的回流区.模拟再现了实验中的偏斜振荡和轴向偏移现象,其中轴向偏移显著地增加了撞击区的轴向脉动.
关键词:
平面射流
,
撞击流
,
直接数值模拟
栗晶
,
王汉封
,
柳朝晖
,
陈胜
,
郑楚光
工程热物理学报
运用粒子成像测速仪（PIV）对壁面雷诺数为Re_τ=430、质量载荷为0.25×10（-3）～5×10（-3）的110μm聚乙烯颗粒加入前后的水平槽道湍流变动进行了研究。实验结果表明低载荷下气相湍流变动源于颗粒对湍流拟序结构的作用。颗粒的存在抑制了湍流拟序结构的发展,使得湍流准流向结构长度减小、猝发频率降低、猝发强度减弱;另外,颗粒尾涡脱落还导致了壁面附近的气相剪切雷诺应力增强。
关键词:
PIV
,
水平槽道
,
气固两相流
,
湍流变动
,
拟序结构
蒋贵丰
,
栗晶
,
吴丹
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
本文使用本征正交分解方法(POD)对雷诺数Re=14500,喷嘴间距L/d=5、12的气固两相撞击流进行了PIV实验研究,颗粒相采用平均直径100 μm的玻璃珠,质量载荷Φm=2％.研究结果表明:两种间距下撞击流的1阶模态结构相似,为分布在撞击中心两侧径向上的反向涡对结构;其他阶(2～4)模态结构为径向射流上的由主导涡诱导形成的一组涡系结构;颗粒的加入增强了轴向射流区轴向湍流脉动结构,破坏了撞击流有规律的涡系结构.
关键词:
拟序结构
,
撞击流
,
气固两相流
,
PIV
,
POD
栗晶
,
柳朝晖
,
吴意
,
贺铸
,
郑楚光
工程热物理学报
利用基于动态粘性亚网格模型的大涡模拟方法,分别模拟了Reτ=180的三维槽道湍流内的三种颗粒,以及Reτ分别为180和395时的塑料颗粒的运动状况.其中气相控制方程的求解采用分步投影方法,泊松方程采用基于FFT的快速求解,颗粒的拉氏控制方程采用二阶龙格-库塔积分.模拟统计得到了流体和颗粒的平均速度、脉动速度等,不同的颗粒在流场中(特别是近壁区)表现出来了不同的行为,并再现了颗粒在壁面附近局部富集的现象.随Reτ提高,颗粒各方向上的速度脉动都有所增强.
关键词:
水平槽道
,
颗粒
,
气粒两相湍流
,
大涡模拟
