颗粒流动中动理学方法与PDF输运方程方法的应用

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：由于动理学方法从单颗粒运动的尺度上考察颗粒流动细节，不需要连续介质假设，分析方法对高低浓度均适用，并能够提供颗粒相显式的本构关系，在快速颗粒流研究中应用较广。目前，动理学方法已成功应用于气固两相流，并初步应用于固液两相流。另一类是基于单颗粒运动方程的PDF输运方程方法。这类方法在气固两相流中应用较多，也逐渐用于固液两相流。

与两相流动问题的复杂性相一致，研究快速颗粒流运动的力学方法也多种多样。粗略地，研究方法可分为传统的连续介质方法 (Continuum Theory)和近几十年快速发展的动理学理论方法(Kinetic Theory)。由于动理学方法从单颗粒运动的尺度上考察颗粒流动细节，不需要连续介质假设，分析方法对高低浓度均适用，并能够提供颗粒相显式的本构关系，在快速颗粒流研究中应用较广(Jenkins和Savage，1983;Lun et al.，1984;Jenkins和Richman，1985;Ma 和Ahmadi，1988;Campbell，1990;Brey et al.，1997)。目前，动理学方法已成功应用于气固两相流 (Ding和Gidaspow，1990;Louge et al.，1991;Cao和Ahmadi，1995;Lun，2000)，并初步应用于固液两相流 (王光谦，1989;Wang和Ni，1990，1991;Aragon，1995;Ni et al.，2000)。

动理学方法也可以分为两大类型。一类是基于Boltzmann方程的动理学方法。该类方法最早用于气体分子动理学理论(Chapman和Cowling，1970)，后也用于液体紊流理论(Lebowitz et al.，1960)，近年来广泛应用于快速颗粒流理论 (Jenkins和Savage，1983;Lun et al.，1984;Jenkins和Richman，1985;Ma和Ahmadi，1988;Campbell，1990;Brey et al.，1997)。另一类是基于单颗粒运动方程 (拉格朗日方程)的PDF输运方程方法。该类方法从颗粒运动的拉格朗日方程出发，用δ函数定义颗粒运动的概率密度分布函数(PDF)，建立PDF的输运方程，进而获得颗粒相质量、动量、能量和脉动速度高阶矩的守恒方程及相应的方程闭合关系。这类方法在气固两相流中应用较多 (Derevich 和Zaichik，1988;Reeks，1993;徐一和周力行，2000)，也逐渐用于固液两相流 (傅旭东和王光谦，2003a，2003b;Fu et al.，2005)。

颗粒流动中动理学方法与PDF输运方程方法的应用

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