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双流体模型中碰撞恢复系数及电力对风沙流的影响

何丽辉  
【摘要】:风沙流是一种典型的两相流,本文运用双流体模型来模拟从而得到沙粒的-些性质。对于双流体模型而言,如何正确描述沙粒间以及沙粒与流体间的相互作用成为关键。本文应用双流体模型对于沙粒间以及沙粒与流体间的耦合作用进行了数值模拟。研究内容包括: 首先,基于双流体模型建立风沙两相流的基本方程,对有限体积法的基本思想进行描述,对于数值模拟过程中参数的影响(如网格质量、边界条件等)进行说明。 其次,在一定的计算区域及边界条件下,模拟了不同碰撞恢复系数下随时间变化沙粒体积分数沿高度的分布情况,并与实验拟合结果进行比较。进而计算了输沙率沿高度的变化情况。计算表明沙粒间碰撞恢复系数对沙粒体积分数极其敏感。达到稳定后沙粒体积分数沿高度分布具有负指数衰减的特点,随碰撞恢复系数的增大,沙粒体积分数沿高度的分布也越大,与实验结果相一致。 最后,对于气固之间的相互作用,采用常见的三种模型进行模拟对比,给出了不同气体空隙率下三种模型的动量交换系数随雷诺数增大而产生的变化。对于稀疏与密集沙粒流分别采用不同的模拟方法计算了三种模型下沙粒体积分数、沙粒速度沿高度的分布情况。针对不同粒径的沙粒体积分数与速度沿高度分布进行数值模拟与比较,得到的结论与相关文献结果一致。


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