2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、非等溫氣固兩相流動(dòng)中,兩相之間的動(dòng)量和熱流相互作用的內(nèi)在機(jī)理和相應(yīng)預(yù)報(bào)模型的構(gòu)建,是當(dāng)前多相流動(dòng)中十分復(fù)雜、尚有待深入研究的問題,因此,也是近年來國際多相流研究中的前沿?zé)狳c(diǎn)。
   基于這一現(xiàn)狀,本論文對均勻各向同性湍流中非等溫氣固兩相流動(dòng)開展了如下三個(gè)方面的研究:
   首先,采用擬譜方法,開展了在具有平均標(biāo)量梯度情況下,被動(dòng)標(biāo)量的直接數(shù)值模擬(Direct Numerical Simulation,DNS)研究,對標(biāo)

2、量的空間結(jié)構(gòu),標(biāo)量耗散的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和其它歐拉統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行了討論。DNS的結(jié)果表明,標(biāo)量場在空間上的結(jié)構(gòu)為Ramp-Cliff結(jié)構(gòu),標(biāo)量耗散率在空間分布上具有很強(qiáng)的間歇性,高強(qiáng)度的標(biāo)量耗散聚集于Cliff結(jié)構(gòu)之中;應(yīng)變作用對標(biāo)量耗散的形成起主導(dǎo)作用,渦量的直接影響較弱,然而,它通過對這些片狀結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)作用,產(chǎn)生與外加平均標(biāo)量梯度方向相反的標(biāo)量梯度,來削弱平均標(biāo)量梯度的影響;此外,通過引入臨界點(diǎn)拓?fù)淅碚撨€發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度的標(biāo)量耗散主要形成于RA=

3、2√3(QA)1.5/9,QA<0,RA>0區(qū)域,其對應(yīng)的流場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為unstable node/saddle/saddle,并且這一特性并不明顯依賴于標(biāo)量的Pr數(shù)。
   其次,在獲得標(biāo)量場(溫度)的空間結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識和耗散機(jī)制的理性分析基礎(chǔ)上,對采用點(diǎn)源假設(shè)的慣性顆粒,其所見流體溫度的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了DNS研究,較為詳細(xì)地討論了顆粒和溫度場不同參數(shù)對這些統(tǒng)計(jì)特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在慣性顆粒的軌道上,顆粒所見的流體溫度脈動(dòng)強(qiáng)度

4、和流體溫度耗散隨著顆粒St數(shù)的變化呈現(xiàn)出完全相反的變化行為,在臨界顆粒St~1.0附近分別達(dá)到它們的最小值和最大值,基于前一部分DNS研究中揭示的標(biāo)量場的空間結(jié)構(gòu)形態(tài),以及顆粒數(shù)密度在流場中的分布特征。本文認(rèn)為,這是由于臨界顆粒容易聚集于高應(yīng)變、低渦量區(qū)域,而這些區(qū)域恰恰對應(yīng)著高耗散、低脈動(dòng)的Cliff結(jié)構(gòu)所致;顆粒軌道上所見的流體溫度耗散率與所見的應(yīng)變率和渦量之間的相關(guān)性,也隨著顆粒St數(shù)的增大而改變;此外,還首次對顆粒與流體之間的交

5、叉熱流這一新關(guān)聯(lián)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),在本文的計(jì)算參數(shù)范圍內(nèi),它們隨顆粒St數(shù)、溫度Pr數(shù)和比熱比a都呈現(xiàn)出單調(diào)下降的趨勢;顆粒軌跡上流體溫度的自相關(guān)隨顆粒St數(shù)和Pr數(shù)增大而單調(diào)減弱,而顆粒比熱比a對其無顯著影響。
   最后,在PDF方法的模型架構(gòu)下,系統(tǒng)地推導(dǎo)了包含顆粒速度、顆粒溫度,以及顆粒所見流體速度和顆粒所見流體溫度的非等溫氣固兩相流的PDF控制方程,并基于Langevin隨機(jī)體系,對PDF輸運(yùn)方程進(jìn)行了封閉,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)

6、了詳細(xì)的宏觀矩方程,再通過采用局部平衡假設(shè)的Rodi近似方法,對方程進(jìn)行合理的簡化,獲得了相應(yīng)的代數(shù)模型。在顆粒所見流體速度的模型中,其擴(kuò)散系數(shù)同時(shí)考慮了顆粒的“慣性效應(yīng)”、“連續(xù)性效應(yīng)”和“軌道交叉效應(yīng)”,而在顆粒所見流體溫度的模型中,其擴(kuò)散系數(shù)本文提出采用顆粒所見流體溫度的拉氏積分時(shí)間尺度。并進(jìn)一步利用前兩部分的DNS結(jié)果對相關(guān)標(biāo)量模型進(jìn)行了檢驗(yàn)和對比,其結(jié)果表明,在顆粒所見流體溫度的模型中,采用顆粒所見流體溫度的拉氏積分時(shí)間尺度作

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