大质量数差双组分气体混合物流场及丰度场的数值研究

在研究旋转圆筒中混合气体的流场及丰度场时,对于旋转圆筒中质量数差别较大的混合气体,流动与组分输运问题的耦合是数值模拟中的难点。本研究以归一化后质量数为0.93和0.07的双组分气体混合物为研究对象,确定大质量数差双组分气体混合物物性参数的计算方法,采用有限差分法离散流体动力学方程,并用同伦延拓修正的牛顿法耦合求解强扰动下的流动方程与扩散方程,通过数值模拟给出全回流情况下,高速旋转圆筒中双组分气体混合物流场及丰度场的分布情况。数值模拟结果表明,混合气体中各组分的环流有较大差别,重组分环流集中于圆筒侧壁,而轻组分的环流分布在整个计算区域;旋转圆筒中大质量数差双组分气体混合物在较强的驱动环流作用下仍呈现径向分离的性质;侧壁温度驱动和机械驱动都会增强双组分气体混合物的轴向丰度梯度。