分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究 被引量：21

1

作者 周昊 岑可法 樊建人 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第7期1-6,共6页

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟,获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构,模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场... 利用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟,获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构,模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场,应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动,获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明,射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素,而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象,燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。 展开更多

关键词 锅炉 燃烧器 分离涡模拟技术 湍流模拟技术 气固两相射流 非稳态流动特性

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受限气固两相射流的实验研究和数值模拟 被引量：13

2

作者 秦军 李伟锋 +4 位作者 代正华 陈谋志 刘海峰 龚欣 于遵宏 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期619-624,共6页

采用PV4A颗粒测速仪测量受限气固两相射流流场中固体颗粒的速度和浓度并运用CFD软件对颗粒相进行数值模拟,模拟和实验结果基本吻合。结果表明,颗粒轴线速度衰减存在一个峰值而轴线相对浓度在起始段急剧衰减然后趋于平缓;颗粒因为湍流扩... 采用PV4A颗粒测速仪测量受限气固两相射流流场中固体颗粒的速度和浓度并运用CFD软件对颗粒相进行数值模拟,模拟和实验结果基本吻合。结果表明,颗粒轴线速度衰减存在一个峰值而轴线相对浓度在起始段急剧衰减然后趋于平缓;颗粒因为湍流扩散在炉壁上有富集现象,并且相对于小粒径颗粒,大颗粒在壁面富集现象更明显。实验结果对粉煤气流床气化炉的工业应用有重要的参考意义。 展开更多

关键词 PV4A颗粒测速仪 气固两相射流 数值模拟 湍流扩散

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应用PIV技术对气固两相流粒子浓度场的瞬时测量 被引量：9

3

作者 许宏庆 何文奇 +1 位作者 李良杰 张东东 《流体力学实验与测量》 CSCD 北大核心 2003年第3期53-56,共4页

气固两相射流有着广泛的应用领域。但如何测量瞬态的粒子浓度和粒子速度目前还没有很好的解决。笔者采用PIV技术,能瞬时测量气固两相射流轴对称平面上粒子浓度分布、粒子运动速度。

关键词 PIV技术 气固两相射流 粒子浓度场 瞬时测量 运动速度 应用

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直接模拟离散颗粒对湍流射流的影响 被引量：2

4

作者 罗坤 樊建人 +1 位作者 刘兰 岑可法 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期617-620,共4页

发展了一种基于双向耦合的直接数值模拟方法,研究了两相湍流射流中离散颗粒对气相射流的影响。流场采用高分辨率的算法直接耦合求解,颗粒相采用拉格朗日方法跟踪。结果表明不同Stokes数的颗粒对射流的影响不同。所有的颗粒都降低了射流... 发展了一种基于双向耦合的直接数值模拟方法,研究了两相湍流射流中离散颗粒对气相射流的影响。流场采用高分辨率的算法直接耦合求解,颗粒相采用拉格朗日方法跟踪。结果表明不同Stokes数的颗粒对射流的影响不同。所有的颗粒都降低了射流速度半宽,但对流向平均速度剖面的影响比较复杂.Stokes数为0.01和50的颗粒降低了横向平均速度,使得湍流强度剖面变的更宽更低;而Stokes数为1的颗粒则增加了横向平均速度,降低了湍流强度。 展开更多

关键词 直接数值模拟 气固两相射流 双向耦合 颗粒影响

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高压煤粉气固两相射流动力学及破煤特性研究

5

作者 原琰崴 崔传波 +2 位作者 邓存宝 金智新 李江江 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第7期22-35,共14页

为进一步强化高压射流破煤岩能力,降低能耗,结合原位物理破碎流态化开采理论,提出了一种高压煤粉气固两相射流破煤方法。基于DPM离散相模型阐明了气固两相射流的流场结构特征及煤粉加速规律,构建了煤岩RHT本构模型,采用DEM-FEM方法建立... 为进一步强化高压射流破煤岩能力,降低能耗,结合原位物理破碎流态化开采理论,提出了一种高压煤粉气固两相射流破煤方法。基于DPM离散相模型阐明了气固两相射流的流场结构特征及煤粉加速规律,构建了煤岩RHT本构模型,采用DEM-FEM方法建立了耦合模型,探究了冲蚀过程中煤岩内部应力波传播及动态损伤规律,并对比分析了矸石水射流和煤粉粒子射流的能耗及破煤效果。结果表明:随着射流压力的升高,流体状态从过膨胀转变为欠膨胀,流场马赫盘结构愈发明显;提高射流压力可以增大煤粉粒子射流的冲击能量,有利于强化煤岩内部应力波效应,延长应力波有效作用时间,加剧煤岩损伤,煤岩更易被剪切形式所破坏;随着传播距离的增大,应力波会出现一定程度的频散和幅值衰减,且衰减速率随射流压力的增大而增大;相同冲击速度下,煤粉粒子射流对煤岩的宏观损伤更为严重,其冲蚀率为矸石水射流的1.78倍,对应比能耗仅为矸石水射流的56%,表现出更优的破煤特性。研究结果可为气固两相射流破煤的应用提供一定的理论支撑。 展开更多

关键词 高压煤粉 气固两相射流 冲蚀模型 煤岩破碎 应力波

原文传递

带有侧边风的气固两相射流混合特性的实验研究 被引量：2

6

作者 周昊 孙国俊 +1 位作者 郑立刚 岑可法 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期187-190,共4页

带有侧边风的燃烧器在电厂锅炉中得到广泛应用,侧边风往往布置在一次风射流的背火侧,可以起到防止水冷壁结渣和高温腐蚀的作用。该文通过气固两相模化实验,采用基于光学波动法的激光光纤探针对带有侧边风的燃烧器出口射流的混合特性进... 带有侧边风的燃烧器在电厂锅炉中得到广泛应用,侧边风往往布置在一次风射流的背火侧,可以起到防止水冷壁结渣和高温腐蚀的作用。该文通过气固两相模化实验,采用基于光学波动法的激光光纤探针对带有侧边风的燃烧器出口射流的混合特性进行了试验研究,获得了带有侧边风的气固两相射流沿程各截面固相浓度分布规律以及侧边射流的混合特性,试验结果对深入了解气固两相射流的发展规律、平行射流的混合特性以及电厂锅炉燃烧器的设计有指导意义。 展开更多

关键词 锅炉 燃烧器 气固两相射流 混合特性 实验 电厂

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高浓度气固两相射流的稳定性研究 被引量：2

7

作者 周泽宣 林建忠 《科技通报》 1999年第3期187-192,共6页

针对高浓度气固两相射流，本文采用连续介质耦合模型，借助势流理论，推得两相射流场的稳定性控制方程．通过数值计算，得到了不同固粒容积系数和等效斯托克斯数下气固两相射流的频率曲线．在分析计算所得频率曲线的基础上，得到了关于... 针对高浓度气固两相射流，本文采用连续介质耦合模型，借助势流理论，推得两相射流场的稳定性控制方程．通过数值计算，得到了不同固粒容积系数和等效斯托克斯数下气固两相射流的频率曲线．在分析计算所得频率曲线的基础上，得到了关于固粒不同属性对射流场稳定性影响的结论。 展开更多

关键词 稳定性 连续介质 气固两相射流 数值计算 射流

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喷嘴收缩角度对气固两相受限射流颗粒运动特性的影响

8

作者 巴忠仁 贾风辉 +3 位作者 赵建涛 聂伟 郝振华 房倚天 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期656-664,共9页

颗粒运动特性是深入理解颗粒弥散和气固混合的关键,采用粒子图像测速仪(PIV)对不同收缩射流颗粒运动行为进行了研究;考察了喷嘴收缩角(α=20o,40o,60o,80o)和气体射流速度对颗粒轴向速度、径向速度和相干涡结构的影响。结果表明:与无收... 颗粒运动特性是深入理解颗粒弥散和气固混合的关键,采用粒子图像测速仪(PIV)对不同收缩射流颗粒运动行为进行了研究;考察了喷嘴收缩角(α=20o,40o,60o,80o)和气体射流速度对颗粒轴向速度、径向速度和相干涡结构的影响。结果表明:与无收缩直管射流相比,喷嘴收缩效应使射流近场气固相间存在较大的轴向滑移速度,颗粒做加速运动。喷嘴收缩产生径向速度分量,使颗粒向射流轴线聚集,形成斜向撞击流,促进了射流动量由轴向向径向的转化。径向速度分量随喷嘴收缩角的增大而增大。气体射流速度增加,颗粒速度的滞后性和相间弛豫时间延长,加速区下移。喷嘴收缩加剧了射流剪切层的不稳定性,促使剪切层振荡卷起形成大尺度和高涡量的轴对称涡环。 展开更多

关键词 气固两相射流 喷嘴结构 气固混合 相干结构 粒子图像测速仪

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喷嘴收缩角度对射流反应器内颗粒浓度分布及发展的影响

9

作者 巴忠仁 赵建涛 +3 位作者 聂伟 郝振华 杨泽涛 房倚天 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期815-824,共10页

为了强化气固射流反应器内颗粒弥散和气固混合性能,采用光纤探针对不同喷嘴收缩射流颗粒浓度分布规律及其发展特性进行了研究;考察了射流速度和颗粒负载率对颗粒浓度分布、质量、动量和回流通量的影响。结果表明,喷嘴收缩效应使颗粒向... 为了强化气固射流反应器内颗粒弥散和气固混合性能,采用光纤探针对不同喷嘴收缩射流颗粒浓度分布规律及其发展特性进行了研究;考察了射流速度和颗粒负载率对颗粒浓度分布、质量、动量和回流通量的影响。结果表明,喷嘴收缩效应使颗粒向射流轴线汇聚形成局部浓相区,收缩角的增大使浓相区向喷嘴靠近。回流卷吸和壁面效应的共同作用使颗粒浓度沿径向呈“多段式”分布特征。颗粒在射流轴线的汇聚和边壁区的富集降低了颗粒分布的均匀性。在射流近场,颗粒的质量和动量通量主要发生在射流剪切层;随剪切层的发展其通量峰值向边壁移动,而近壁区的颗粒回流使质量和动量通量显著增加。 展开更多

关键词 气固两相射流 喷嘴结构 颗粒浓度 颗粒通量

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气固两相射流瞬时速度场和浓度场的PIV研究 被引量：21

10

作者 张东东 许宏庆 何枫 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1491-1494,共4页

为深入了解气固两相流的瞬态特性,利用自行建立的粒子图像测速(PIV)系统对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了实验研究。将小粒子(粒径在1μm左右)和大粒子(粒径大约100μm)混合后,添加到气流中,应用PIV技术获得的图像,经处理... 为深入了解气固两相流的瞬态特性,利用自行建立的粒子图像测速(PIV)系统对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了实验研究。将小粒子(粒径在1μm左右)和大粒子(粒径大约100μm)混合后,添加到气流中,应用PIV技术获得的图像,经处理后分裂成气相和固相两组PIV图像,通过数据处理后,得到了瞬时的气固两相速度场和固相浓度场的分布,同时对气固两相流动特性进行了分析,证实利用PIV技术可有效实现气固两相流的测量。 展开更多

关键词 粒子图像测速 气固两相自由射流 速度场 浓度场

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气固两相自由射流的瞬态流场研究 被引量：8

11

作者 杨任刚 张东东 +1 位作者 何枫 许宏庆 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期22-25,共4页

为深入了解气固两相流的瞬态特性,对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了PIV实验研究,同时应用Fluent软件对其进行了数值计算加以对比。对实验和数值计算的气固两相速度场和固相浓度场的分析发现,气固两相射流中,固相的分散度... 为深入了解气固两相流的瞬态特性,对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了PIV实验研究,同时应用Fluent软件对其进行了数值计算加以对比。对实验和数值计算的气固两相速度场和固相浓度场的分析发现,气固两相射流中,固相的分散度小于气相,两相间存在明显的滑移速度;固相粒子集中在射流轴线附近,在射流中的扩散小于气相。 展开更多

关键词 气固两相自由射流 速度场 浓度场 空气动力学

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气—固两相自由射流的粒子仿真方法 被引量：6

12

作者 黄琳 刘君 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期9-12,共4页

采用粒子仿真方法直接跟踪颗粒相运动轨迹 ,采用NND格式求解NS方程 ,数值模拟了气—固两相自由射流流场。计算结果表明 ,将粒子仿真与CFD方法相结合是研究气—固两相流动问题的有效途径。

关键词 气-固两相自由射流 粒子仿真 两相流动 NS方程 CFD方法 固体火箭发动机

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气固两相圆湍射流中湍流调制的数值模拟 被引量：5

13

作者 容易 张会强 王希麟 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期260-263,共4页

对空间发展的气固两相圆湍射流进行了双向耦合的大涡模拟,系统地给出了不同颗粒尺寸和不同气载比时颗粒相对气相圆湍射流的调制规律。结果表明:在下游区域,所有尺寸的颗粒均使气相湍流削弱,而在上游区域,颗粒对气相的调制存在临界尺寸... 对空间发展的气固两相圆湍射流进行了双向耦合的大涡模拟,系统地给出了不同颗粒尺寸和不同气载比时颗粒相对气相圆湍射流的调制规律。结果表明:在下游区域,所有尺寸的颗粒均使气相湍流削弱,而在上游区域,颗粒对气相的调制存在临界尺寸。该临界尺寸随颗粒材料密度的增加而减少,而气载比的增加会加剧颗粒对气相的调制程度。 展开更多

关键词 气固两相圆湍射流 大涡模拟 双向耦合 湍流调制

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三维射流中颗粒碰撞的直接数值模拟 被引量：3

14

作者 闫洁 罗坤 樊建人 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1151-1154,共4页

采用硬球模型对三维气固两相射流中Stokes数为10的中等颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以初步考察两相流动中颗粒碰撞的特性。颗粒的跟踪采用单向耦合的Lagrangian方法,计算分析了颗粒碰撞随空间、时间的演化及其对颗粒分布不均匀性... 采用硬球模型对三维气固两相射流中Stokes数为10的中等颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以初步考察两相流动中颗粒碰撞的特性。颗粒的跟踪采用单向耦合的Lagrangian方法,计算分析了颗粒碰撞随空间、时间的演化及其对颗粒分布不均匀性的影响。模拟结果表明颗粒碰撞主要分布在流场中颗粒局部浓度较高的区域;由于射流初期大尺度涡结构的影响,颗粒的浓度分布最为不均,因此碰撞次数在这一时期随时间呈线性增加,达到最大值后逐渐回落趋于平缓。此外,对网格中颗粒个数分布的矩的统计发现,碰撞对颗粒分布不均匀性的影响随时间呈现不同的特性。 展开更多

关键词 气固两相三维射流 颗粒碰撞 硬球模型

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转捩射流中涡结构与颗粒扩散的直接模拟 被引量：4

15

作者 罗坤 樊建人 岑可法 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期607-610,共4页

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... 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。 展开更多

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

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质量浓度比对气固两相圆湍射流影响的实验研究 被引量：2

16

作者 蔡丹云 郑水华 +1 位作者 樊建人 岑可法 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期408-411,共4页

通过粒子成像测速仪对气固两相圆湍射流在相同的Stokes数下、不同颗粒质量浓度比η、不同截面处进行测量,得到了三种不同颗粒质量浓度比η下颗粒的典型图像,以及三种不同颗粒质量浓度比η下颗粒相的轴向速度,径向速度,和湍动能的分布图... 通过粒子成像测速仪对气固两相圆湍射流在相同的Stokes数下、不同颗粒质量浓度比η、不同截面处进行测量,得到了三种不同颗粒质量浓度比η下颗粒的典型图像,以及三种不同颗粒质量浓度比η下颗粒相的轴向速度,径向速度,和湍动能的分布图,并对其进行了分析,得到了气固两相圆湍射流颗粒质量浓度比变化对颗粒相行为影响的一些规律。图5参6。 展开更多

关键词 工程热物理 气固两相圆湍射流 PIV 质量浓度比

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气固两相湍流射流的直接数值模拟

17

作者 夏钧 由广大 +1 位作者 樊建人 岑可法 《自然科学进展》 北大核心 2003年第5期528-532,共5页

采用直接数值模拟研究了Re=3000的气固两相二维湍流射流的流场特征,一阶平均量与实验值吻合得很好,Reynolds应力分布的峰值量级和曲线性态和实验数据是一致的。基于流场的结果,用单向耦合法研究了各种典型尺寸颗粒在流场中的扩散行为和... 采用直接数值模拟研究了Re=3000的气固两相二维湍流射流的流场特征,一阶平均量与实验值吻合得很好,Reynolds应力分布的峰值量级和曲线性态和实验数据是一致的。基于流场的结果,用单向耦合法研究了各种典型尺寸颗粒在流场中的扩散行为和浓度分布规律。其中,St=0.01的颗粒可视为示踪粒子;St=1的颗粒展现了有趣的扩散规律,即均匀散布在涡核外围;St=10为大尺寸颗粒。 展开更多

关键词 气固两相湍流射流 直接数值模拟 流场 颗粒扩散 浓度分布 REYNOLDS数

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三维射流中颗粒与流体的双向耦合作用 被引量：1

18

作者 闫洁 樊建人 岑可法 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期977-980,共4页

采用基于欧拉-拉格朗日的双向耦合模型对三维气固两相平面射流中颗粒与流体的双向耦合作用进行了直接数值模拟。在考虑颗粒相的反作用后,气相运动采用直接耦合求解,计算颗粒场时,选取Stokes数为0.1的较小颗粒,采用Lagrangian方法跟踪其... 采用基于欧拉-拉格朗日的双向耦合模型对三维气固两相平面射流中颗粒与流体的双向耦合作用进行了直接数值模拟。在考虑颗粒相的反作用后,气相运动采用直接耦合求解,计算颗粒场时,选取Stokes数为0.1的较小颗粒,采用Lagrangian方法跟踪其运动。重点考察了颗粒相与流体相之间的相互作用,分析了不同固相载率的颗粒对流场特性以及对自身扩散的影响。模拟结果表明由于颗粒的影响,在射流入口处流场最初生成的两个大涡沿横向被拉伸,而在射流下游区域,涡结构则沿流向被拉伸;在射流的下游,颗粒降低了流场中心区域的流向平均速度,削弱了流场中心区域的湍流强度。此外,跟单向耦合相比,双向耦合情况下的颗粒分布更加均匀,并且均匀程度随固相载率的增加而增大。 展开更多

关键词 双向耦合 气固两相三维射流 直接数值模拟

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气-固两相旋转射流场稳定性研究

19

作者 周泽宣 林建忠 《杭州应用工程技术学院学报》 1999年第4期1-7,共7页

采用考虑悬浮固粒与气流相互作用的Marble压力耦合模型和涉及悬浮固粒容积系数与平均固粒雷诺数的修正斯托克斯阻力公式，得到了含悬浮固粒的旋转射流稳定性控制方程及相应的修正瑞利稳定性准则．通过计算，给出了不同团粒属性及气相跳... 采用考虑悬浮固粒与气流相互作用的Marble压力耦合模型和涉及悬浮固粒容积系数与平均固粒雷诺数的修正斯托克斯阻力公式，得到了含悬浮固粒的旋转射流稳定性控制方程及相应的修正瑞利稳定性准则．通过计算，给出了不同团粒属性及气相跳跃速度下旋转射流的增长率和发展系数曲线，根据所得稳定性准则，得到了固粒属性对旋转射流稳定性影响的重要结论，文中结论为工程控制旋转射流场及后续发展提供了理论依据． 展开更多

关键词 气-固两相旋转射流场 稳定性 Marble压力耦合模型 修正斯托克斯阻力公式 固粒属性

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