使用欧拉-拉格朗日方法数值模拟两相泰勒-库埃特湍流中的减阻
流体动力学
2016-06-14 v2
摘要
使用欧拉-拉格朗日方法模拟两相湍流泰勒-库埃特(TC)流，以研究分散到湍流载相中的第二相（此处为分散到水中的气泡）的效应。载相的动力学使用欧拉框架下的直接数值模拟(DNS)计算，而气泡以拉格朗日方式通过建模作用于其上的有效阻力、升力、附加质量和浮力来追踪。在分散相和载相之间实现双向耦合，允许两相间动量交换并研究分散相对载相动力学的影响。TC装置的半径比固定为 ，达到最大内圆柱雷诺数 。我们改变弗劳德数()，即分散相的向心加速度与重力加速度之比，并研究其对驱动TC系统所需净扭矩的影响。对于两相TC系统，我们观察到减阻，即驱动内圆柱所需的扭矩小于单相系统。净减阻随雷诺数 增加而减小，这与先前的实验发现(Murai et al. 2005, 2008)一致。减阻与弗劳德数强相关：在固定雷诺数下，当 时比 时观察到更高的减阻。这种浮力效应在低 系统中更显著，并随雷诺数 增加而减小。我们将减阻归因于上升气泡削弱了携带角动量的泰勒涡。
引用
@article{arxiv.1510.01107,
title = {Drag reduction in numerical two-phase Taylor-Couette turbulence using an Euler-Lagrange approach},
author = {Vamsi Spandan and Rodolfo Ostilla-Monico and Roberto Verzicco and Detlef Lohse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.01107},
year = {2016}
}