从近均匀到核心峰化的悬浮液：基于 MRI 与 DNS 的管流悬浮液研究
流体动力学
2023-12-18 v1
摘要
已结合磁共振成像（MRI）实验与直接数值模拟（DNS）研究了中性浮力颗粒载流管流。流动由悬浮液雷诺数（）、基于整体液体速度和由 Eilers 关联获得的悬浮液黏度、整体固相体积分数（）以及颗粒与管道直径比（）表征。研究了六种不同的工况，每种具有 和 的独特组合，而 恒定为 0.058。这些工况确保跨不同流态进行比较，每种均表现出特征行为。总体而言，实验与模拟在平均液体速度和固相体积分数分布上高度一致。本研究首次利用实验与数值方法给出了从半稀直至稠密悬浮液流的准确定量速度与体积分数分布。实验与模拟之间的差异可由多种原因解释，包括粒径分布差异、用作 DNS 输入的实验参数不确定性、颗粒粗糙度微小变化以及模拟中的摩擦碰撞。最终，识别出三种不同流态。对于低整体固相体积分数，观察到阻力增加。对于中等 ，由于颗粒在管道中心积聚，阻力减小。对于高体积分数，阻力进一步减小。对于 0.4 的固相体积分数，发现减阻高于 25%。该减阻与径向的强黏度梯度相关，其中管道壁附近的较低黏度充当管道壁与稠密核心之间的润滑层。
引用
@article{arxiv.2308.12100,
title = {From nearly homogeneous to core-peaking suspensions: insight in suspension pipe flows using MRI and DNS},
author = {Willian Hogendoorn and Wim-Paul Breugem and David Frank and Martin Bruschewski and Sven Grundmann and Christian Poelma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.12100},
year = {2023}
}