刘大有，气－固两相流.ppt

两相流体动力学(1) ----流体-颗粒二相流 刘大有 二相流分类 流体-颗粒二相流 (2) 气(汽)-液二相流与液-液二相流(略) 流体-颗粒二相流 流体-颗粒二相流分类 二相流与多相流 各种流型，研究流型的意义 研究方法简介 二相流中的声速简介（略） 流体-颗粒二相流的应用举例----流化床 1. 流体-颗粒二相流分类 按介质分类 按流动方向分类 按固相浓度分类 (1)流体-颗粒二相流分类(1) 按介质分类 气-固二相流 流化床，气力输送，旋风(分离)器，气流磨，风沙流等 液-固二相流 流化床，液力输送，旋流(分离)器，泥沙运动，泥石流， (水泥)搅拌机等 (1)流体-颗粒二相流分类(2) 按流动方向分类 水平管流 竖管流动 斜管流动 重力的流向分力对流动的影响 重力影响浓度的横向分布，它会影响一维近似处理的有效使用 (1)流体-颗粒二相流分类(3) 按固相浓度分类 稀疏二相流 稠密二相流 许多简化模型与浓度有关 单向耦合与双向耦合 颗粒-颗粒碰撞是否可忽略，等等 2. 二相流与多相流 具有几种不同粒径颗粒的气体-颗粒流有人称其为二相流，也有人称其为多相流，这源于对“相”的不同理解 物理学意义上的多相 气-液-固多相流 油-水-沙多相流 气-油-水-沙多相流 动力学意义上的多相 3. 各种流型，研究流型的意义 3. 各种流型，研究流型的意义 (续) 4. 研究方法简介 (对于绝大多数的二相流研究来说，其目的是求解统计平均的各相流动特征和性质。本介绍仅就此目的而言) 以流体-颗粒二相流为例 1) 跟踪大量颗粒的运动，然后进行统计分析 ----直接模拟 2) 建立颗粒相统计平均的运动方程，然后求解 ----连续介质模型(双流体模型，多流体模型) 4. 研究方法简介(续1) 1) 直接模拟 跟踪每一个颗粒的运动 难点：碰撞的捕捉，碰撞模型等 跟踪大量颗粒样本的运动 (忽略碰撞效应)----轨道模型 Monte Carlo直接模拟 难点：碰撞频率，碰撞模型等 4. 研究方法简介(续2) 2) 双流体模型 双流体模型简介 基本方程组 本构关系 边界条件 难点：本构关系和边界条件 双流体模型简介----如何理解固相拟流体 关于双流体模型的几种陈述： 互相渗透的两种流体存在于同一流场 同一时空中存在着互相重叠的两种流体 在时间t、空间点(x,y,z)同时存在着两种流体 两种流体时时、处处存在着力的和热的等相互作用 每一种流体可建立一组守恒方程，两组方程互相耦合 双流体模型简介(续1) ----如何理解固相拟流体 双流体模型简介(续2) ----如何理解固相拟流体 控制体 双流体模型简介(续3) ----如何理解固相拟流体 双流体模型简介(续4) ----如何理解固相拟流体 双流体模型简介(续5) ----如何理解固相拟流体 双流体模型简介(续5) ----本构关系初步 双流体模型简介(续6) ----本构关系初步 6. 流体-颗粒二相流的应用举例(1) 1) 流化床 固定床----流化床----快速(循环)流化床----(气)力输送 液-固流化床----气-固流化床 散式流化床----聚式流化床(鼓泡床) 1) 流化床简介 提问 休息 旋风(分离)器 5. 二相流中的声速简介 弹性介质中小扰动传播的速度称为声速(因为声音是一种小扰动) (5) 二相流中的声速简介(续1) 可压缩流体中的声速 流体-颗粒流中的声速 1.单相流只有一组守恒方程 1.有两组守恒方程 (5) 二相流中的声速简介(续1) 可压缩流体中的声速 流体-颗粒流中的声速 (5) 二相流中的声速简介(续3) 可压缩流体中的声速 流体-颗粒流中的声速 (5) 二相流中的声速简介(续4) 可压缩流体中的声速 流体-颗粒流中的声速 * 类似地有： 能量方程(略) 能量方程(略) 一般的双流体模型方程： 结果得到： *