雙拉格朗日模型模擬氣固兩相雙圓柱繞流

王　聰　陳　斌　郭烈錦　王智偉

摘要：以湍流剪切層中大尺度旋渦結(jié)構(gòu)與顆粒群的相互作用及運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究對(duì)象，提出了一種基于離散渦方法與顆粒碰撞模型相耦合的雙拉格朗日氣固兩相流模型．用次循環(huán)調(diào)整顆粒運(yùn)動(dòng)計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)，將兩相計(jì)算耦合在一起，從而解決了離散渦方法求解單相流場(chǎng)與顆粒運(yùn)動(dòng)方程的時(shí)間相容性問題。首先用顆粒在蘭金渦中的運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證了所提的算法，隨后將該方法應(yīng)用于高雷諾數(shù)湍流旋渦結(jié)構(gòu)中的顆粒水平輸運(yùn)過程研究，模擬了圓柱尾跡中顆粒的沉降過程及其被旋渦卷吸、揚(yáng)起和團(tuán)聚的過程，說明在有大尺度旋渦存在的流場(chǎng)中顆粒更容易被流體向下游輸運(yùn)．當(dāng)來流速度與重力方向一致時(shí)，顆粒分布特性受顆粒Stokes數(shù)(St)影響．當(dāng)St小于1時(shí)，顆粒響應(yīng)流場(chǎng)變化的時(shí)間短，隨St增加顆粒對(duì)流場(chǎng)變化的響應(yīng)變得遲鈍，重力所起的作用更加明顯；當(dāng)St遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1時(shí)，顆粒的分布幾乎不受旋渦的影響，而與自由沉降的分布十分接近。

關(guān)鍵詞：圓柱繞流；顆粒碰撞；離散渦方法；氣固兩相流；雙拉格朗日模型

中圖分類號(hào)：TB126文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0253—987X(2009)01—O077—04