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无界均匀颗粒线剪切的Euler-Euler和Euler-Lagrange模拟中的聚类。 (英语) Zbl 1415.76684号

小结:载气中沉降固体颗粒或液滴的颗粒流具有强烈的相间耦合。即使在颗粒体积分数较低的情况下,由于颗粒与气体的密度比较大,双向耦合也可能非常显著。在这种半稀释状态下,相间的滑移速度会导致持续聚集,从而强烈调节整体流量。均匀剪切中扰动的分析揭示了团簇形成的过程:(i)惯性粒子在流动拉伸区域的优先集中导致高浓度粒子片的形成,(ii)后者的厚度由粒子轨迹交叉控制,这导致粒子的局部分散,(iii)横向Rayleigh-Taylor不稳定性,辅以粒子片向重力法线方向的剪切诱导旋转,将平面结构分解为更小的团簇。将欧拉-拉格朗日公式中的模拟与使用双流体和各向异性高斯方法的欧拉-埃勒模拟进行了比较。研究发现,由于颗粒轨迹交叉,双流体方法无法捕捉颗粒的分散,反而会导致不连续性的形成。采用各向异性高斯方法消除这些影响,该方法源于考虑粒子轨迹交叉的动力学方法。

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76T20型 悬架
76E05型 水动力稳定性中的平行剪切流
76F05型 各向同性湍流;均匀湍流
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Al Taweel,A.M。;Landau,J.,两相射流中的湍流调制,国际多相流杂志,3,4,341-351,(1977)·doi:10.1016/0301-9322(77)90014-3
[2] Aliseda,A。;Cartellier,A。;海纳,F。;Lasheras,J.C.,均匀各向同性湍流中优先浓度对重粒子沉降速度的影响,流体力学杂志。,468, 77-105, (2002) ·Zbl 1152.76303号 ·doi:10.1017/S0022112002001593
[3] 安德森,K。;Sundaresan,S。;Jackson,R.,流化床中的不稳定性和气泡的形成,J.流体力学。,303, 327-366, (1995) ·Zbl 0869.76024号 ·doi:10.1017/S0022112095004290
[4] Baron,F.1982宏观模拟三维生态湍流。博士论文,google-Books-ID:78yrtgAACAAJ。
[5] 巴切洛,G.K。;Nitsche,J.M.,静止无界分层流体的不稳定性,流体力学杂志。,227, 357-391, (1991) ·Zbl 0850.76205号 ·doi:10.1017/S0022112091000150
[6] 波文,M。;西莫宁,O。;Squires,K.D.,各向同性湍流中粒子湍流调制的直接数值模拟,J.流体力学。,375, 235-263, (1998) ·Zbl 0940.76026号 ·doi:10.1017/S0022112098002821
[7] Capecelatro,J。;Desjardins,O.,Eulerian-Lagrangian水平管道中湍流液-固泥浆的建模,国际多相流杂志,55,64-79,(2013)·doi:10.1016/j.ij多阶段流2013.04.006
[8] Capecelatro,J。;Desjardins,O.,模拟颗粒流的欧拉-拉格朗日策略,计算机J。物理。,238, 1-31, (2013) ·Zbl 1286.76142号 ·doi:10.1016/j.jcp.2012.12.015
[9] Capecelatro,J。;Desjardins,O。;Fox,R.O.,《充分发展的团簇诱导湍流中的流体-颗粒动力学》,《流体力学杂志》。,780, 578-635, (2015) ·Zbl 1382.76101号 ·doi:10.1017/jfm.2015.459
[10] Capecelatro,J。;肽,P。;Desjardins,O.,《壁面垂直立管中颗粒聚集的数值表征和建模》,化学。《工程师杂志》,245295-310,(2014)·doi:10.1016/j.cej.2014.02.040
[11] Desjardins,O。;福克斯·R·O。;Villedieu,P.,《稀流体颗粒流动的基于正交矩的方法》,J.Compute。物理。,227, 4, 2514-2539, (2008) ·Zbl 1261.76027号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.10.026
[12] Druzhinin,O.A.,《含颗粒圆形涡旋中的浓度波和流量修正》,Phys。流体,6,10,3276-3284,(1994)·Zbl 0865.76095号 ·doi:10.1063/1.868060
[13] Druzhinin,O.A.,《关于二维颗粒流中的双向相互作用:颗粒堆积和流动修正》,《流体力学杂志》。,297, 49-76, (1995) ·Zbl 0859.76072号 ·doi:10.1017/S0022112095003004
[14] Druzhinin,O.A.,《微粒惯性对双向耦合的影响以及微粒对各向同性湍流的修正》,Phys。流体,13,12,3738-3755,(2001)·Zbl 1184.76144号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.1415735
[15] Elghobashi,S。;Truesdell,G.C.,关于均匀湍流和分散固体颗粒之间的双向相互作用。一: 湍流修正,物理。流体A,5,7,1790-1801,(1993)·Zbl 0782.76087号 ·doi:10.1063/1.858854
[16] Elghobashi,S.E。;Abouarab,T.W.,两相流的双方程湍流模型,Phys。流体,26,4,931-938,(1983)·Zbl 0564.76098号 ·doi:10.1063/1.864243
[17] Estivalezes,J.L。;Villedieu,P.,可压缩Euler方程的高阶保正动力学方案,SIAM J.Numer。分析。,33, 5, 2050-2067, (1996) ·Zbl 0863.35081号 ·doi:10.1137/S0036142994271009
[18] Falkovich,G。;Fouxon,A。;Stepanov,M.G.,云湍流加速降雨,《自然》,419,6903,151-154,(2002)·doi:10.1038/nature00983
[19] 费兰特,A。;Elghobashi,S.,《关于含气泡湍流边界层直接数值模拟中双流体公式的准确性》,Phys。流体,19,4,(2007)·Zbl 1146.76382号 ·doi:10.1063/1.2717722
[20] 费里,J。;Balachandar,S.,《离散两相流的快速欧拉方法》,国际多相流杂志,27,7,1199-1226,(2001)·Zbl 1137.76577号 ·doi:10.1016/S0301-9322(00)00069-0
[21] Fevrier,P。;西莫宁,O。;Squires,K.D.,《气固湍流中颗粒速度在连续场和空间不相关随机分布中的划分:理论形式和数值研究》,J.流体力学。,533, 1-46, (2005) ·Zbl 1101.76025号 ·doi:10.1017/S0022112005004088
[22] Fox,R.O.,稀释气体-颗粒流的基于正交的三阶矩方法,J.Comput。物理。,227, 12, 6313-6350, (2008) ·Zbl 1388.76247号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.03.014
[23] Gerz,T。;舒曼,美国。;Elghobashi,S.E.,分层均匀湍流剪切流的直接数值模拟,J.流体力学。,200, 563-594, (1989) ·Zbl 0659.76060号 ·doi:10.1017/S0022112089000765
[24] 吉兰特,I。;Fritsching,美国。;Bauckhage,K.,分散气/颗粒两相流中相相互作用的测量,国际多相流杂志,27,8,1313-1332,(2001)·Zbl 1137.76590号 ·doi:10.1016/S0301-9322(01)00007-6
[25] 好,G.H。;爱尔兰,P.J。;Bewley,G.P。;Bodenschatz,E。;柯林斯,L.R。;Warhaft,Z.,各向同性湍流中惯性粒子的沉降状态,J.流体力学。,759,R3,(2014)·doi:10.1017/jfm.2014.602
[26] 古斯塔夫森,K。;梅内古斯,E。;里克斯,M。;Mehlig,B.,《湍流中的惯性粒子动力学:焦散、浓度波动和随机不相关运动》,《新物理学杂志》。,14, 11, (2012) ·doi:10.1088/1367-2630/14/11/115017
[27] 哈达卢帕斯,Y。;A.M.K.P.泰勒。;Whitelaw,J.H.,湍流颗粒射流的速度和粒子通量特性,Proc。R.Soc.伦敦。A、 426、1870、31-78(1989)·doi:10.1098/rspa.1989.0117
[28] 爱尔兰,P.J。;布拉格,A.D。;Collins,L.R.,《雷诺数对各向同性湍流中惯性粒子动力学的影响》。第2部分。引力效应模拟,流体力学杂志。,796, 659-711, (2016) ·兹比尔1462.76078 ·doi:10.1017/jfm.2016.227
[29] 爱尔兰,P.J。;Desjardins,O.,《利用双向耦合改进Euler-Lagrange模拟中的粒子阻力预测》,J.Compute。物理。,338, 405-430, (2017) ·Zbl 1415.76498号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.02.070
[30] 詹妮·P。;Roekaerts,D。;北水泽,N.,湍流稀喷雾燃烧建模,Prog。能源燃烧。科学。,38, 6, 846-887, (2012) ·doi:10.1016/j.pecs.2012.07.001
[31] Kasbauui,M.H。;科赫·D·L。;Subramanian,G。;Desjardins,O.,剪切气体固体悬浮液的优先浓度驱动不稳定性,流体力学杂志。,770, 85-123, (2015) ·doi:10.1017/jfm.2015.136
[32] Kasbauui,M.H。;帕特尔·R·G。;科赫·D·L。;Desjardins,O.,用剪切周期边界条件求解Navier-Stokes方程的算法及其在均匀剪切湍流中的应用,J.流体力学。,833, 687-716, (2017) ·Zbl 1419.76130号 ·文件编号:10.1017/jfm.2017.734
[33] 考夫曼,A。;莫罗,M。;西莫宁,O。;Helie,J.,《悬浮在衰减各向同性湍流中的惯性粒子的拉格朗日和介观欧拉模拟方法的比较》,J.Compute。物理。,227, 13, 6448-6472, (2008) ·Zbl 1338.76035号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.03.004
[34] Koch,D.L.,单分散气固悬浮液的动力学理论,Phys。流体A,2,10,1711-1723,(1990)·Zbl 0709.76118号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.857698
[35] 孔,B。;福克斯·R·O。;冯·H。;Capecelatro,J。;帕特尔·R。;Desjardins,O。;Fox,R.O.,均匀团簇诱导的喘息物湍流的Eulereuler各向异性高斯中尺度模拟,AIChE J.,63,762630-2643,(2017)·数字对象标识码:10.1002/aic.15686
[36] Lau,T.C.W。;Nathan,G.J.,斯托克斯数对颗粒射流速度和浓度分布的影响,流体力学杂志。,757, 432-457, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.496
[37] Lees,A.W。;Edwards,S.F.,《极端条件下运输过程的计算机研究》,J.Phys。C、 1921-1928年5月15日(1972年)·doi:10.1088/0022-3719/5/15/006
[38] Levermore,C.D.公司。;Morokoff,W.J.,气体动力学的高斯矩闭包,SIAM J.Appl。数学,59,1,72-96,(1998)·Zbl 0922.76273号 ·doi:10.1137/S00361399996299236
[39] Masi,E。;Simonin,O.,《基于代数闭式矩法的非定常欧拉模拟稀释状态下中等斯托克斯数下非等温颗粒态湍流》,Flow Turbul。库布斯特。,92, 1-2, 121-145, (2014) ·doi:10.1007/s10494-013-9516-2
[40] Maxey,M.R.,《均匀湍流和随机流场中气溶胶粒子的重力沉降》,《流体力学杂志》。,174, 441-465, (1987) ·Zbl 0617.76058号 ·doi:10.1017/S0022112087000193
[41] 马克西,M.R。;Riley,J.J.,非均匀流中小刚性球体的运动方程,物理学。流体,26,4,883-889,(1983)·Zbl 0538.76031号 ·doi:10.1063/1.864230
[42] Mcgraw,R.,用矩求积法描述气溶胶动力学,气溶胶科学。技术。,27, 2, 255-265, (1997) ·doi:10.1080/02786829708965471
[43] Meyer,D.W.,《颗粒或液滴流动中湍流调制的建模》,《流体力学杂志》。,706, 251-273, (2012) ·Zbl 1275.76208号 ·doi:10.1017/jfm.2012.251
[44] 莫达雷斯,D。;Elghobashi,S。;Tan,H.,两相湍流射流中的双组分LDA测量,AIAA J.,22,5,624-630,(1984)·文件编号:10.2514/3.8647
[45] Mostafa,A.A。;蒙吉亚,H.C。;麦克唐纳,V.G。;Samuelsen,G.S.,《无颗粒射流的演变——一项理论和实验研究》,AIAA J.,27,2,167-183,(1989)·数字对象标识代码:10.2514/3.10079
[46] Pai,M.G。;Subramaniam,S.,湍流中惯性粒子弥散的双向耦合随机模型,J.流体力学。,700, 29-62, (2012) ·Zbl 1248.76087号 ·doi:10.1017/jfm.2012.89
[47] Poelma,C。;韦斯特韦尔,J。;Ooms,G.,网格生成湍流中的粒子-流体相互作用,J.流体力学。,589, 315-351, (2007) ·兹比尔1141.76318 ·doi:10.1017/S0022112007007793
[48] Prevost,F。;Boree,J。;Nuglish,H.J。;Charnay,G.,《轴对称射流远场中流体/粒子相关运动的测量》,《国际多相流杂志》,22,4,685-701,(1996)·Zbl 1135.76522号 ·doi:10.1016/0301-9322(96)00009-2
[49] 拉维坎德兰,S。;Govindarajan,R.,《漩涡附近的焦散和集群》,Phys。流体,27,3,(2015)·doi:10.1063/1.4916583
[50] Rogallo,R.S.1981均匀湍流的数值实验。NASA STI/Recon技术代表81, 31508.
[51] Sabat,M.、Vié,A.、Larat,A.和Massot,M.2016基于各向异性高斯闭包的三维湍流颗粒流的完全欧拉模拟。意大利费伦泽·Zbl 1426.76420号
[52] Schmid,P.J.,非模态稳定性理论,Annu。Rev.流体机械。,39, 1, 129-162, (2007) ·Zbl 1296.76055号 ·doi:10.1146/annurev.fluid.38.050304.092139
[53] Shuen,J.S。;所罗门,A.S.P。;费思,G.M。;张庆芳,颗粒激光喷流的结构——测量和预测,美国航空航天协会杂志,23,3,396-404,(1985)·数字对象标识代码:10.2514/3.8926
[54] 西莫宁,O。;Fevrier,P。;Laviville,J.,《关于湍流中重粒子速度的空间分布:从连续场到颗粒混沌》,J.Turbul。,3,N40,(2002)·Zbl 1082.76549号 ·doi:10.1088/1468-5248/3/1/040
[55] Squires,K.D。;Eaton,J.K.,《湍流对粒子的优先浓度》,Phys。流体A,3,5,1169-1178,(1991)·doi:10.1063/1.858045
[56] 汤姆森,W.,XXXIV。运动稳定性(续5月、6月和8月数据)。一条宽阔的河流沿着一个倾斜的平面河床往下流,菲尔。5, 24, 148, 272-278, (1887) ·doi:10.1080/14786448708628094
[57] 维卡斯,V。;王振杰。;Passalacqua,A。;Fox,R.O.,基于正交矩方法的可实现高阶有限体积格式,J.Compute。物理。,230, 13, 5328-5352, (2011) ·Zbl 1419.76465号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.03.038
[58] Vi,A。;多伊斯诺,F。;Massot,M.,关于惯性颗粒流的各向异性高斯速度闭合,Commun。计算。物理。,17, 1, 1-46, (2015) ·Zbl 1373.76329号 ·doi:10.4208/cicp.021213.140514a
[59] 王丽萍。;Maxey,M.R.,均匀各向同性湍流中重颗粒的沉降速度和浓度分布,J.流体力学。,256, 27-68, (1993) ·doi:10.1017/S0022112093002708
[60] 威尔金森,M。;Mehlig,B。;Bezuglyy,V.,《阵雨的苛性碱活化》,Phys。修订稿。,97, 4, (2006) ·doi:10.1103/PhysRevLett.97.048501
[61] Williams,F.A.,《喷雾燃烧和雾化》,Phys。流体,1,6,541-545,(1958)·Zbl 0086.41102号 ·doi:10.1063/1.1724379文件
[62] Yang,C.Y。;Lei,U.,湍流尺度在均匀各向同性湍流中重粒子沉降速度中的作用,J.流体力学。,371, 179-205, (1998) ·Zbl 0974.76032号 ·doi:10.1017/S0022112098002328
[63] Yang,T.S。;Shy,S.S.,《固体颗粒与均匀空气湍流之间的双向相互作用:颗粒沉降速率和湍流修正测量》,《流体力学杂志》。,526, 171-216, (2005) ·Zbl 1065.76009号 ·doi:10.1017/S0022112004002861
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