两相流数值模拟(第6讲)-连续介质类方法0420.ppt

第六讲：

两相流数值模拟的连续介质类

模型和方法

两相流数值模拟的连续介质类方法

由于与单相连续介质力学模型的内在本质联系，在两相流的

数值模拟中，经典的连续介质力学类方法最易为人们所理解和接

受,是当今应用最为广泛的方法，也是本文介绍的重点。

两相流数值模拟的连续介质类方法

连续介质力学模型可分为:

１.欧拉－拉格朗日方法

1）单颗粒动力学模型

2）颗粒轨道模型

2.欧拉－欧拉方法两个大类

1）均相模型(无滑移模型)

2）多流体模型（双流体模型）

（1）“小滑移”模型

（2）颗粒拟流体模型(流体－颗粒)

（3）气－液两相的分相模型

欧拉－拉格朗日方法

欧拉－拉格朗日方法

应用范围：

欧拉－拉格朗日方法主要用于解决由连续相（气体或液体）和

分散相（颗粒、液滴或气泡）组成的多相流动体系。

在这类方法中，连续相介质的运动由经典的Navier-Stokes方程

控制，而分散相的运动则由独立的动量方程控制，如牛顿定律。

包括：

１）单颗粒动力学模型

２）“颗粒群”轨道模型

（１）确定性“颗粒群”轨道模型

（２）随机性“颗粒群”轨道模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

什么是单颗粒动力学模型？——基本思路：

l单颗粒动力学模型最简单的研究颗粒悬浮体两相流的方法；

l不考虑颗粒相的存在对连续相流体的影响，认为流场已知；

l只考虑互不相关的单个颗粒在其中的受力和运动，也不考虑颗粒的

脉动，因此这种模型称为单颗粒动力学模型。

l单颗粒动力学模型是一种单向耦合模型，也是最早期的模型。

时至今日，单颗粒动力学模型仍有广泛应用。

单颗粒动力学模型

基本方程：

对右图所示的两相流动体系，在拉格朗日坐标中，一般形式的颗粒

运动方程为

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

单颗粒动力学模型

2T【参考文献】

FTj4.5(/T)dp[(2p)]

xj

3

FE(/6)pdpqE

单颗粒动力学模型

几种特殊情况：

（1）在不同的应用条件下，单颗粒运动方程右端的各个力的重要性并不相

同。在大多数情况下，只有阻力和重力是重要的，可进一步简化。

单颗粒动力学模型

几种特殊情况：

（2）颗粒群中颗粒的受力与单个独立运动的颗粒的受力是有所不同的，计

算时需要注意采用针对“颗粒群”的恰当公式。

cd24/Rep

2/3

cd(1Rep/6)24/Re

cd0.44

【参考文献】

4dp(pg)g1

为两相流动的孔隙度

cdP2(1/3),

3ut1

单颗粒动力学模型

几种特殊情况：

（3）“变质量颗粒”的阻力公式，有特殊性。

cdcd0ln(1B)/B

为与质量变化率有关的无量纲参数

B