均勻湍流內(nèi)有限慣性顆粒碰撞率的直接模擬.pdf

1、本文在系統(tǒng)總結(jié)有關(guān)顆粒平均碰撞率模型的研究進(jìn)展和相關(guān)數(shù)學(xué)模型、算法的基礎(chǔ)上，基于后溯算法，構(gòu)建了能夠模擬三維空間內(nèi)具105~106個(gè)顆粒碰撞的直接模擬程序，其中顆粒動(dòng)量方程采用二階預(yù)估-校正格式，顆粒位移采用二階Adams積分，氣相湍流場(chǎng)采用擬譜方法求解，顆粒位置上流體的速度由氣相場(chǎng)用四階拉格朗日插值得到，通過采用相鄰網(wǎng)格、網(wǎng)格排除和顆粒排序等方法對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，程序計(jì)算量較常規(guī)方法可低2個(gè)數(shù)量級(jí)，滿足了在微機(jī)上模擬巨量顆粒碰撞需要。使

2、用該程序，首先對(duì)均勻剪切流內(nèi)St<<1的顆粒(輕顆粒流)和St>>1且速度呈高斯分布顆粒(重顆粒流)兩種工況進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證，其結(jié)果和文獻(xiàn)中的解析解一致，證明了算法和程序的可靠性，并討論了計(jì)算參數(shù)的選取原則。進(jìn)一步的，本文對(duì)各向均勻同性湍流內(nèi)有限慣性顆粒的聚集現(xiàn)象及其對(duì)碰撞率的影響進(jìn)行了模擬計(jì)算，采用徑向分布函數(shù)、歸一化的條件顆粒濃度等參數(shù)定量表征了不同St數(shù)顆粒的局部聚集程度；對(duì)St=1的顆粒，受局部聚集的影響，其顆粒碰撞率可為零慣性顆粒