阻力模型对带电粒子流动的影响
流体动力学
2023-02-08 v1
摘要
在两相流的 CFD 模拟中，准确的阻力模型对于预测颗粒动力学至关重要。然而，缺乏普遍有效的公式，因为所有可用的阻力关联式都是针对特定流动情形建立的。特别是，这些关联式尚未在受静电力作用的含颗粒流中得到评估。本文报道了阻力模型对带电颗粒流动的影响。为此，我们将不同的阻力关联式实现到开源 CFD 工具 pafiX 中。随后，采用欧拉-拉格朗日方法，对摩擦雷诺数为 180 的含颗粒槽道流进行了高分辨率直接数值模拟（DNS）。模拟总体表明，精确的阻力关联式对近壁区颗粒有强烈影响，对远离壁面的颗粒影响较小。由于湍流扩散漂移，颗粒在槽道壁面附近聚集。对于不带电颗粒，模拟显示近壁区颗粒浓度分布随阻力关联式不同而出现较大偏差。因此，附近壁面或其他颗粒对颗粒周围流动的扰动对其阻力十分重要。在静电力驱动下，带电颗粒在更靠近壁面处聚集。与不带电情形相反，当颗粒携带高电荷时（本例中为 1 飞库仑），我们发现阻力模型对颗粒浓度分布的影响较小。总之，对于所研究的条件，我们建议考虑附近颗粒和壁面对低电荷或不带电颗粒阻力的影响。
引用
@article{arxiv.2302.03450,
title = {Effect of Drag Force Modeling on the Flow of Electrostatically Charged Particles},
author = {Gizem Ozler and Mustafa Demircioglu and Holger Grosshans},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03450},
year = {2023}
}