湍流状态下垂直颗粒通道流的界面解析 DNS
流体动力学
2011-09-01 v1
摘要
我们对垂直平面通道中的稀疏湍流颗粒流进行了直接数值模拟（DNS）研究，考虑了数千个具有解析相界面的有限尺寸刚性颗粒。颗粒直径对应于约 11 个壁面单位，其终端雷诺数设定为 136。体积雷诺数为 2700 的流体向上流动，使颗粒在平均意义上保持悬浮。模拟了两种密度比，两者相差 4.5 倍。这两种流动情况对应的斯托克斯数在近壁区为 O(10)，在外流区为 O(1)。我们观察到了大规模细长条纹状结构的形成，其流向尺寸约为 8 个通道半宽，横向尺寸约为 1 个半宽。同时，我们未发现颗粒簇显著形成的证据，这表明大尺度结构是由颗粒存在所触发的流动内禀不稳定性所致。研究发现，平均流体速度剖面趋于凹形，且湍流强度与法向应力各向异性均显著增强。在保持浮力、颗粒尺寸和体积分数不变的情况下，改变斯托克斯数的影响相对较弱。
引用
@article{arxiv.1108.6233,
title = {Interface-resolved DNS of vertical particulate channel flow in the turbulent regime},
author = {Markus Uhlmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.6233},
year = {2011}
}