樊建人
,
郑友取
,
岑可法
工程热物理学报
本文对三维气固两相混合层湍流拟序结构进行了直接数值模拟。气相流场应用拟谱方法对N-S方程组进行直接求解，通过模拟时间模式的混合层流动，分析流场失稳后涡的卷起、配对、合并及撕裂过程，研究三维混合层湍流拟序结构的演变特征；计算颗粒场时，采用Lagrangian方法，针对颗粒不同的Stokes数，模拟了颗粒场的瞬态分布，并分析流场三维大涡结构对颗粒分布的影响。
关键词:
两相湍流拟序结构
,
谱方法
,
直接数值模拟
,
颗粒扩散
罗坤
,
樊建人
,
岑可法
工程热物理学报
为考察转捩射流中拟序结构的空间演化过程及其对不同Stokes颗粒扩散的影响,采用有限容积方法和分步投影算法对三维气固两相射流进行了直接模拟.其中流体控制方程组的时间积分采用低存储三阶精度的Runge-Kutta格式;颗粒的跟踪在拉格朗日框架下进行.模拟结果发现,在流场拟序结构由大尺度转化为小尺度的过程中,中、小Stokes数的颗粒能自发地调整它们的扩散方式,分别由非均匀状态向均匀状态以及由均匀状态向非均匀状态转变.
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相转捩射流
,
拟序结构
,
颗粒扩散
李文春
,
胡桂林
,
樊建人
,
岑可法
工程热物理学报
本文采用直接数值模拟(DNS)方法研究了气固两相混合层的涡量场和颗粒扩散,分析了湍流混合层中涡结构的卷起和配对过程,并讨论了大尺度涡结构的配对过程对平均速度、雷诺应力的影响.同时分析了混合层中不同Stokes数的颗粒在涡结构的作用下的混合和扩散.结果显示Stokes数为1的颗粒主要分布在流场大尺度涡结构的外边界,而Stokes数为0.01在涡结构的作用下,在流场中充分混合.
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相混合层
,
涡结构
,
颗粒扩散
罗坤
,
樊建人
,
岑可法
工程热物理学报
为了研究自由剪切流动中颗粒扩散的统计特性,对空间发展模式的三维气固两相射流和时间发展模式的三维气固两相混合层进行了直接数值模拟.其中对气相不可压缩Navier-Stokes方程的求解分别采用有限容积方法和拟谱方法,对离散惯性颗粒的跟踪采用单向耦合的拉格朗日方法.统计结果显示,当流场进入自相似状态后,以流场速度梯度二阶不变量Q为自变量的颗粒数的概率分布函数也呈现出与颗粒尺寸和时间发展无关的自相似特性.
关键词:
自由剪切流动
,
颗粒扩散
,
直接数值模拟
,
统计研究
,
自相似
李文春
,
金晗辉
,
任安禄
,
樊建人
,
岑可法
工程热物理学报
本文采用直接数值模拟(DNS)方法研究了气固两相三维圆柱绕流的涡量场和颗粒扩散,并着重讨论了圆柱绕流中卡门涡街的形成和涡结构的转捩过程.同时分析了圆柱绕流中不同Stokes数的颗粒在涡结构作用下的横向扩散.结果显示Stokes数为1的颗粒主要分布在流场大尺度涡结构的外边界,而Stokes数为0.01的颗粒在涡结构的作用下,在流场中充分混合.
关键词:
直接数值模拟
,
气固两相圆柱绕流
,
颗粒扩散
林江
,
李国能
,
胡桂林
工程热物理学报
为研究环境对人类呼吸系统的影响,特别是微颗粒对人呼吸系统的影响,本文研究了成年男性在打喷嚏状态下环境颗粒和气流在呼吸道内的运动特性,采用计算流体力学方法对基于数值化重建的全真人体模型进行了气固两相流动的研究.结果表明,真实人体上呼吸道结构复杂,流场复杂,气管与鼻腔衔接部位的非对称性导致了气流和颗粒分布不均,左右鼻腔出口的气流速度相差达48.9%,颗粒浓度相差137.7%.结果揭示了在非正常呼吸条件下,当左右鼻腔出口气流分布不均匀时,其污染区域将大于假设左右鼻腔出口气流分布均匀的情况.
关键词:
上呼吸道
,
颗粒扩散
,
数值模拟
罗坤
,
刘小云
,
樊建人
,
岑可法
工程热物理学报
本文对流动雷诺数Re=5990的空间发展的气固两相湍流射流进行了直接数值模拟.其中对流场的求解采用具有四阶精度的紧致差分格式,对颗粒场的跟踪采用拉格朗日方法.结果表明,湍流拟序结构逐渐由对称模式发展到非对称模式;较小Stokes数的颗粒在流场中均匀分布,较大Stokes数的颗粒沿横向没有明显的扩散,而Stokes数为1的量级的颗粒则大量聚集在大涡结构的外围.
关键词:
直接数值模拟
,
拟序结构
,
颗粒扩散
