稠密兩相流動湍流模型及其套用

基本信息

開本：B5

頁數：160頁

字數：191千字

定價：28.00元

內容介紹

本書主要涉及兩相湍流流動的雙流體模型及其相關研究，建立了考慮可壓縮性、顆粒碰撞作用和湍流各向異性影響的稠密氣固兩相湍流的模型：氣相為Kf-εf模型，顆粒相為Kp-εp-θp模型;建立了顆粒的雙尺度湍流模型(包括雙尺度的二階矩兩相湍流模型和非線性Kp-εp兩相湍流模型);利用數值模擬的結果構造了顆粒尾渦增強氣體湍流的一種新模型;

建立了非牛頓流體—顆粒的二階矩兩相湍流模型;建立了一種考慮顆粒相含量(體積分數)變化的顆粒相壓力修正方程以及考慮可壓縮性影響的氣相壓力修正方程，發展了一種計算可壓縮兩相流動的方法;提出了二階矩湍流模型下考慮濃度修正值影響的兩相流動的算法;建立了考慮兩相相互作用的兩相湍動能方程亞格線尺度湍流模型。本書所有內容是作者十餘年來的研究成果。

本書司作為航空、航天、石油、化工、冶金、能源等領域的高校教師、研究生和相關科研人員進行科研、教學和學習的參考用書。

前言

多相湍流流動不僅廣泛存在於自然界，諸如風沙流、土石流等，而且也廣泛存在於航空、航天、石油、化工、冶金、能源等工業的裝置中。多相流動中連續相（流體）和顆粒相都有強烈滯流脈動，而且兩相湍流間、顆粒和顆粒脈動間都有強烈的相互作用。顆粒和流體的湍流脈動對其所引起的湍流彌散（擴散）有重要作用，反過來湍流彌散（擴散）對流體的流場和湍流脈動也有重要影響。

已有的可壓縮兩相湍流模型存在兩個明顯不足：一個是對那些簡單的再附流動難以準確預測逆壓力梯度的影響，不能準確模擬各向異性的流動；另一個就是Morkovin假設（即湍流馬赫數可忽略不計）這種近似處理是不適宜的。

已有的研究發現：隨著湍流馬赫數的增大，氣體參數（溫度、密度、壓力等）的脈動量也逐漸增大，此時氣體的可壓縮性帶來的影響會引起湍流結構的湍流動力性能的變化，所以忽略湍流馬赫數的湍流模型難以準確估計可壓縮性帶來的影響。對稠密流動，顆粒的不穩定性並不總是源於氣相的不穩定性，顆粒本身由於碰撞及慣性作用，也會產生不穩定現象。

另外，由於稠密、可壓縮兩相湍流的複雜性，長期以來人們對它的研究在理論方面很不成熟：在控制方程組中並沒有考慮可壓縮性的影響。本書藉助於不可壓縮稠密兩相湍流流動及可壓單相流動方面的研究成果，考慮稠密、可壓縮兩相湍流的特點，對此進行了理論研究。

如何闡明稠密兩相湍流流動中顆粒湍流和顆粒碰撞的相互作用規律是核心問題。前人用顆粒湍流模型和顆粒碰撞的動力論模型疊加的辦法來研究稠密兩相湍流流動，取得了一定的效果，但是在理論上尚缺乏論證和有待改進。

本書基於顆粒湍流形成大尺度脈動和顆粒問碰撞引起小尺度脈動的概念，從雙流體模型出發，推導和封閉了顆粒的雙尺度湍流模型（包括雙尺度的二階矩兩相湍流模型和非線性Kp-εp兩相湍流模型）。

兩相流動的氣體湍流變動一直是研究中的難點，前人已經提出一些經驗的和半經驗的滯流變動模型，但是有的缺乏系統檢驗，也有的效果不理想，其核心問題是顆粒尾渦增強氣體湍流的規律有待深入研究。本書對顆粒受端流氣體繞流進行了數值模擬，獲得了顆粒增強氣體湍流的規律，據此構造了和現有模型不同的一種顆粒尾渦增強氣體湍流的新模型。

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