李德波
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樊建人
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陈鑫蔚
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罗坤
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岑可法
工程热物理学报
本文对空间模式发展的颗粒圆孔射流碰撞进行了并行直接数值模拟算法研究。气相采用可压缩的N—S方程直接求解。颗粒相采用Lagrangian方法跟踪实际的颗粒运动。利用并行求解算法，实现了颗粒穿越边界面的模拟以及高效颗粒碰撞筛法。考虑了颗粒和流体的双相耦合以及颗粒之间的碰撞。在本文的计算条件下，颗粒的直径远小于网格的间距，平均的Kolmogorov尺度和网格的间距在一个量级。气相和颗粒相的应力与实验的对比研究表明，本文的颗粒并行程序是可信的。
关键词:
气固两相
,
直接数值模拟
,
颗粒碰撞
,
双向耦合
,
并行算法
亢力强
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郭烈锦
工程热物理学报
采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值模拟方法,对风沙跃移中颗粒冲击多粒径床面的碰撞过程进行了数值计算.在模型中,对气相采用欧拉方法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟,颗粒间碰撞作用采用软球模型描述.计算结果表明该模型可以模拟风沙运动中颗粒冲击多粒径床面的动态运动过程.而且在多粒径非均匀床面上的颗粒起跳具有较大的随机性.这有助于进一步揭示风沙运动中颗粒碰撞起跳机理.
关键词:
欧拉-拉格朗日模拟
,
软球模型
,
颗粒碰撞
,
两相流
任冰
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钟文琪
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金保昇
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袁竹林
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陆勇
工程热物理学报
开展了柱锥形气固流动特性的CFD—DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k—E双方程湍流模型，固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法，跟踪离散颗粒场的每一个颗粒，考虑颗粒与颗粒（壁面）之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、Saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz．Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床，其直径为0．152m，喷口直径为0．019m，模拟颗粒数22万，探讨了喷动床中射流随时间的发展，不同气速下床内气固流动结构，以及颗粒速度与颗粒浓度的分布，并与实验数据进行了对比。
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相流动
,
喷动床
,
颗粒碰撞
周超极
,
任智强
,
王晓明
,
朱胜
,
王启伟
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.001
目的：研究超音速微粒沉积过程中，不同颗粒的沉积状态以及后续颗粒的夯实作用对涂层沉积的影响规律。方法采用显式非线性有限元软件LS-DYNA模拟单层颗粒与基体的碰撞，采用自动二维单面接触ASS2D(Automatic 2-D single surface contact)求解接触过程，研究超音速微粒沉积中多颗粒沉积行为、后续颗粒碰撞对涂层成形的影响规律。采用超音速微粒沉积技术在铝合金表面制备Al-Si涂层，通过扫描电子显微镜( SEM)分析涂层的表面/截面形貌，进而验证模型的可靠性。结果多颗粒沉积过程中，颗粒与颗粒之间相互嵌合，形成互锁效应，有利于提高涂层的结合强度。后续颗粒对先沉积颗粒具有夯实作用，夯实作用使颗粒扁平化程度加大，同时使颗粒之间紧密结合，存在夯实作用的颗粒压缩率提高至3倍以上，有效避免了涂层孔隙和裂纹的形成。通过观察所制备的Al-Si涂层的表面/截面形貌，证明模型具有可靠性。结论采用数值模拟方法探讨超音速微粒沉积多颗粒在基体上的变形行为，可为超音速微粒沉积的应用提供理论依据。
关键词:
超音速微粒沉积
,
沉积模拟
,
Al-Si涂层
,
颗粒碰撞
,
夯实作用
刘敏
,
张会强
,
郭印诚
,
王希麟
,
林文漪
工程热物理学报
本文提出了定量评价稠密两相流动中颗粒聚集现象的参数和方法:用碰撞频率的大小估计颗粒聚集的强弱;用颗粒体积分数的标准偏差评价流场中颗粒分布的不均匀程度;用颗粒分布的相关系数衡量流动的相似性;用颗粒体积分数的概率分布和颗粒分布曲线描述流场细节;用高密集区域颗粒数目比例和稀疏区域面积比例来反映流场的特征部分.
关键词:
定量评价
,
稠密气固流动
,
颗粒聚集
,
颗粒碰撞
陈鑫蔚
,
樊建人
工程热物理学报
为了更细致地考察两相流动中颗粒间的碰撞现象及颗粒碰撞对颗粒相、流体相产生的具体影响,本文在双向耦合、颗粒St=3、满质量载荷工况下对气固两相三维平面混合层流场进行了直接数值模拟.其中对颗粒跟踪采用Lagrangian方法,颗粒间的碰撞采用硬球模型.数值结果表明:考虑了颗粒间的碰撞后,在流场发展末期,颗粒分布得更加均匀,流体相相互混合程度提高,两相平均流向速度降低,湍动能增强.
关键词:
颗粒碰撞
,
硬球模型
,
气固两相混合层
,
直接数值模拟
,
双向耦合
闫洁
,
罗坤
,
樊建人
工程热物理学报
采用硬球模型对三维气同两相射流中Stokes数为10的中等颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以初步考察两相流动中颗粒碰撞的特件.颗粒的跟踪采用单向耦合的Lagrangian方法,计算分析了颗粒碰撞随空间、时间的演化及其对颗粒分布不均匀性的影响.模拟结果表明颗粒碰撞主要分布在流场巾颗粒局部浓度较高的区域;由于射流初期大尺度涡结构的影响,颗粒的浓度分布最为不均,因此碰撞次数在这一时期随时间呈线性增加,达到最大值后逐渐回落趋于平缓.此外,对网格中颗粒个数分布的矩的统计发现,碰撞对颗粒分布不均匀性的影响随时间呈现不同的特性.
关键词:
气固两相三维射流
,
颗粒碰撞
,
硬球模型
蔡毅
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赵海亮
,
由长福
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祁海鹰
,
徐旭常
工程热物理学报
本文采用一种新的研究思路,以高速摄像作为手段,结合各种新颖的PTV算法,在毫秒级时间尺度和毫米级空间尺度上(颗粒尺寸)来对颗粒碰撞率做实验研究,对长期以来一直沿用的描述颗粒碰撞率的关系进行检验与修正.通过对实际颗粒碰撞率与颗粒浓度、平均相对速度的关系进行测量研究,发现理论关系与实验存在较大的差别,理论关系较大地高估了碰撞率.指出了需要进一步深入和完善描述颗粒碰撞率的实验规律,这些规律可直接应用于气固两相流动的数值计算与理论分析中.
关键词:
颗粒碰撞
,
碰撞率
,
PTV
