用于多分散液滴演化大涡模拟的群体平衡模型

在许多湍流多相流应用中，分散相尺寸分布及其演化对于预测重要的宏观特征至关重要。我们采用一种针对大涡模拟（LES）框架专门调整的多分散液滴分布群体动力学模型，该模型包含由湍流引起的液滴破碎模型，并忽略聚并。遵循早期在雷诺平均 Navier–Stokes 框架中使用的方法，将液滴-涡碰撞按气体动理论处理来模拟由湍流涨落引起的液滴破碎。为了也能模拟与 Kolmogorov 尺度相当或更小的较小液滴，我们利用结构函数模型扩展破碎核，使其在惯性区到黏性区之间平滑过渡。该模型包含一个无量纲系数，通过将模型的一维版本预测与破碎波下油滴破碎的实验室实验比较进行拟合。在将一维模型与轴对称射流中油滴测量值初步比较后，将其应用于具有大油滴（单一尺寸）在射流源处释放的横向流中射流的三维 LES。我们使用 $N_d =15$ 个离散液滴尺寸区间对浓度场建模，并对每个区间求解标量输运方程。所得液滴尺寸分布与已发表的实验数据进行比较，相对尺寸分布获得了良好一致。LES 结果还使我们能够量化尺寸分布变异性。我们发现油滴总表面积和 Sauter 平均直径等关键量的概率分布函数高度可变，其中一些表现出强烈的非高斯间歇行为。