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两相流中颗粒运动描述--第1页
多相流理论两相流中颗粒运动的描述方法
早在19世纪就有关于明渠水流中颗粒沉降和输运的两相流动研究，但是
两相流的系统研究是从本世纪40年代才开始的。60年代以后，越来越多的学者开
始对关于描述两相流动规律进行了探讨，出现了很多关于讨论其基本方程的文献
及专著。
研究两相流有两类基本不同的观点:一类是把流体作为连续介质而把颗粒作
为离散体系，探讨颗粒动力学、颗粒轨迹等,另一类是除把流体作为连续介质外，
还把颗粒群作为拟流体或拟连续介质。依据这种观点分类，研究颗粒运动的模型
一般有单颗粒动力学模型、颗粒轨迹模型(或Eulerian一Lagrangian混合模型)
和颗粒拟流体模型(或称为多流体模型)。若按照系统坐标特性进行分类，则有
Lagrangian描述方法，Eulerian一Lagrangian描述方法和Eulerian描述方法。
1:Lagrangian描述方法;
当流场中任何一个颗粒不受相邻颗粒存在的影响以及流场扰动的影响，则可
采用单颗粒动力学研究方法确定颗粒运动规律。具体来说，首先对流场中单颗粒
进行受力分析，然后根据颗粒相力平衡方程建立颗粒Lagrangian模型，探讨颗粒
动力学特性和颗粒轨迹等问题。这种Lagrangian描述方法的典型代表是单颗粒动
力学模型。该模型的适用条件是稀疏两相流，颗粒相体积浓度小于0.1%，或颗粒
平均间距大于5d(d为颗粒直径),在给定了流场中流体的流动参数后，使用Runge
一Kutta积分求解Lagrangian颗粒运动方程，得出颗粒的速度分布和运动轨迹。
2:Eulerian一Lagrangian描述方法
这种描述方法的实质是在Lagrangian坐标系中利用Lagrangian颗粒运动方
程处理颗粒问题，可以避免颗粒相出现伪扩散问题,而在Eulerian坐标系中处理
两相流中颗粒运动描述--第1页
两相流中颗粒运动描述--第2页
流体相问题。但是，根据是否考虑颗粒的紊动扩散效应Eulerian-Lagrangian
描述方法又可分为以下两种类型。
2.1颗粒轨迹模型
颗粒轨迹模型只考虑颗粒互不十扰地沿自身轨迹的运动，并认为沿轨迹颗粒
数目流量不变，这意味着不考虑颗粒的紊动扩散效应。该模型的优点是节省计算
储存量和机时，能够模拟较为复杂过程的颗粒相运动规律;缺点是难以全面地考虑
颗粒的质量、动量及能量的湍流扩散过程，而且颗粒轨迹计算结果在复杂的流场
中很难给出连续的颗粒速度和浓度的空间分布，而这又常是工程实践中关心的焦
点，因此难以和实测的Etllerian坐标中颗粒特征相对照。
2.2颗粒湍流扩散的Lagrangian模型
岑可法等的实验研究表明，具有不同粒径的颗粒在紊动流场中将有不同程度
的扩散作用。而颗粒轨迹模型由于不考虑颗粒的紊动扩散效应，所求得的结果与
实际的颗粒运动相差很大，故需对该模型进行修正，以考虑流体紊动对颗粒运动
的影响。这种修正方法可分为两人类，一类是人为地加入漂移速度和漂移力的概
念，另一类是用随机的方法来处理颗粒的运动。
3Eulerian描述方法
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