自由剪切湍流中颗粒-拟序结构相互作用研究进展

从实验和数值模拟两方面评述了颗粒－湍流拟序结构相互作用的近期研究进展．关于Ｓｔｏｋｅｓ数不同对颗粒行为和拟序结构影响的试验研究，从单点激光多普勒测量到粒子图像全场测速，并与流场显示定性方法结合，揭示了不同Ｓｔｏｋｅｓ数范围颗粒－拟序结构相互作用的规律．基于涡方法、直接数值模拟和大涡模拟等的模拟研究，进一步揭示颗粒－拟序结构的相互耦合作用和外界激励的调制作用等规律，同时推动了算法的发展．

重力对水平两相湍射流中颗粒行为的影响

研究了重力对空间发展的水平两相平面湍射流中颗粒运动的影响。气相场用 Euler方法求解 ,通过大涡模拟直接求解大尺度涡运动的 Navier- Stokes方程 ,小尺度涡采用 Smagorinsky亚格子模式模拟。颗粒相的运动采用L agrangian方法直接求解。射流 Re数为 1130 0。模拟发现 ,对于 St 1及 St～ 0 (1)的颗粒 ,其在平面射流下游的瞬时分布对重力的影响不敏感。随着颗粒 St数的增大 ,重力对平面射流场中颗粒行为的影响逐渐明显 ,但其作用效果还明显地与两相入射流滑移系数的大小有着直接联系。在小两相入流滑移系数情况下 ,对于 St～ 0 (10 )的颗粒 ,在重力作用下的沉降过程还受到了湍流拟序结构的作用 ,而重力作用导致的更大 St数颗粒的沉降 ,将引起固相粒子在射流下游的非对称分布 ,但它既不是均匀各向同性湍流中颗粒的梯度扩散结果 。

旋流燃烧室内煤粉燃烧的数值模拟

为合理描述煤粉颗粒在有湍流脉动的气相流场与温度场中的燃烧反应行为,文中提出并建立了考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型。该模型考虑到了气相温度的湍流脉动对颗粒瞬时温度、瞬时热解速率和瞬时多相反应速率的影响。应用此模型对有直流一次风和旋流二次风的旋流燃烧室内的煤粉燃烧进行了数值模拟。计算结果表明,在燃烧室前部区域,该模型与未考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型给出的气相温度场与组分浓度场结果有一定的差异,前者得到的气相温度分布与实验更接近。