低固相体积分数下含有限尺寸重颗粒的水平开槽湍流直接数值模拟
流体动力学
2015-03-13 v1
摘要
我们在有限尺寸重颗粒存在的情况下，对光滑水平壁面上的湍流开槽流动进行了直接数值模拟。球形颗粒的直径约为 7 个壁面单位，密度为流体密度的 1.7 倍，固相体积分数为 0.0005。Galileo 数设定为 16.5，而 Shields 参数约为 0.2。在这些条件下，颗粒主要位于底壁附近，并表现出强烈的优先聚集，我们通过 Voronoi 分析和计算颗粒条件浓度场对其进行了量化。正如在具有相似参数值的先前研究中所观察到的，平均流向颗粒速度小于流体速度。我们提出了一种基于球面段平均的有限尺寸颗粒“所见”流体速度的新定义，由此推断在当前情况下颗粒仅在瞬时上略微滞后于流体。颗粒条件流体速度场表明，颗粒优先存在于低速条纹中，从而导致了所观察到的表观滞后。最后，涡结构提取研究表明，展向颗粒运动与位于近壁颗粒紧邻处且具有相应旋向的涡的存在显著相关。
引用
@article{arxiv.1301.5771,
title = {DNS of horizontal open channel flow with finite-size, heavy particles at low solid volume fraction},
author = {Aman G. Kidanemariam and Clemens Chan-Braun and Todor Doychev and Markus Uhlmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.5771},
year = {2015}
}
备注
accepted for publication in New J. Phys., 2013