一、两相混合层中颗粒运动的数值模拟（论文文献综述）
杨露[1]（2020）在《基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究》文中进行了进一步梳理随着矿产资源的日益贫、杂、细化,浮选作为微细粒难选矿物分选的有效方法,在工业生产中得到广泛应用。调浆作业作为矿物浮选的预处理环节,其在强化颗粒及药剂分散、促进颗粒与药剂间作用、改善颗粒表界面特性等方面起着重要作用。近年来针对浮选调浆过程的研究主要集中在调浆装置内流场特性研究及其结构优化设计方面,但从流场微观特征参量角度开展的研究相对较少。因此,论文以湍流场微观特征参量为切入点,深入探究搅拌槽内湍流场的能量耗散尺度分布规律及其强化调浆过程的作用机制,进一步丰富流体强化调浆过程的应用基础研究,为调浆过程强化设计提供理论指导,具有重要理论价值和工程意义。基于单相流数值计算,分析了不同型式湍流场下搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的空间分布特性,结果表明提高叶轮旋转速度能够降低槽内流体的湍流涡耗散微尺度,同时随着r/R的提高槽内湍流涡耗散微尺度逐渐增大;槽内湍流场型式决定湍流涡耗散微尺度在轴向高度及径向位置上的演变行为,复合型湍流场下在r/R=1.07时槽内流体湍流涡耗散微尺度最小值为8.58μm;进一步分析了不同湍流场型式下搅拌槽特征区域内湍流涡耗散微尺度的分布规律,并构建了轴向型和径向型湍流场下特征区域内不同高度位置处湍流涡耗散微尺度沿径向分布的数学模型。依托欧拉两相流数值计算,探究了湍流场作用下不同粒径固相颗粒体积分数的分布特性,明晰了不同型式湍流场对细粒颗粒悬浮均匀度的强化作用规律,即轴向型湍流场<径向型湍流场<复合型湍流场;分析了不同型式湍流场作用下固相颗粒对搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的影响行为,结果表明轴向型湍流场中随着叶轮旋转速度的提高,固相颗粒对湍流涡耗散微尺度在轴向高度上的影响范围减小,而径向型及复合型湍流场中固相颗粒显着增大了叶轮区域外流体的湍流涡耗散微尺度;通过试验测试了搅拌槽内的矿浆浓度分布,并借助神经网络分别确定了轴向型、径向型及复合型湍流场下的2×8×1、2×6×1及2×8×1矿浆浓度预测模型。以湍流强化调浆体系内颗粒聚团的变化规律为切入点,验证了径向型及复合型湍流场作用下颗粒间聚团行为的三个阶段:聚团形成、聚团破裂及再次聚团阶段;探究了不同型式湍流场作用下调浆体系内矿浆的矿化行为,即复合型湍流场内矿浆的矿化程度最高;基于原子力显微镜从微观层面分析了不同型式湍流场调浆作用后石英颗粒间的相互作用力,结果表明湍流场型式显着影响颗粒间的分离距离及粘附力,间接揭示了湍流场特性对石英颗粒与药剂间吸附性能的影响规律。基于湍流场作用下的搅拌槽体系,确定了湍流涡量与湍流能量耗散率间存在的对应关系;基于搅拌槽内颗粒在轴向方向上的受力分析,建立了微元控制体内矿浆均质性分布的控制方程,探究了搅拌槽内固相颗粒悬浮分散性能与湍流涡耗散微尺度及湍流强度间的作用关系,即湍流涡耗散微尺度对不同粒径颗粒离底悬浮的作用程度不同,且高湍流强度是槽内固相颗粒均匀分布的必要不充分条件;以湍流场中颗粒跟随性、颗粒间碰撞概率、颗粒间聚团形成及聚团破裂机制为研究切入点,推导出湍流场中颗粒间的聚团概率方程。选取粉煤灰为试验样品,研究了不同型式湍流场作用下粉煤灰调浆的界面效应;粉煤灰调浆-浮选试验研究结果表明,轴向型湍流场作用下的粉煤灰累积未燃炭回收率明显小于径向型及复合型湍流场,且在调浆速度1500 rpm时复合型湍流场作用下的粉煤灰浮选速率常数值最大为0.0862 s-1,同时尾灰烧失量最低为2.33%,验证了湍流场型式对浮选粉煤灰浮选动力学及脱炭性能影响的差异性;显着性分析表明复合型湍流场下调浆速度显着影响粉煤灰浮选的炭脱除率及尾灰烧失量;基于上述研究,提出调浆体系中流体湍流强度及湍流涡耗散区间的均衡适配是实现调浆过程强化的关键。该论文有图180幅,表38个,参考文献185篇。
汪卓[2]（2020）在《两相湍流燃烧边界层的直接数值模拟及数据驱动建模》文中进行了进一步梳理目前,化石能源的燃烧依旧是人类获取能量和动力的主要方式。这些燃料通常以两相湍流燃烧的形式被组织在一个受限的装置中。在这些装置的壁面附近,存在着颗粒-湍流-火焰-壁面四者之间的复杂相互作用,例如颗粒影响湍流的强弱、湍流使火焰弯曲褶皱、火焰在壁面发生熄火回火、壁面产生壁湍流并经受颗粒的碰撞磨损等等。这些过程会影响燃烧装置的安全性、效率以及污染物的生成。然而,由于近壁面的两相湍流燃烧存在强剪切、强耦合和强非线性,给相关研究带来困难和挑战,目前人们对两相湍流燃烧边界层的认知还十分有限。因此,本文采用高精度直接数值模拟方法逐步地对这一问题展开研究,以揭示颗粒-湍流-火焰-壁面之间的相互作用机理,同时为解决实际工程问题提供参考和指导。首先采用内嵌边界方法从微观角度考察了有限体积颗粒与各向同性湍流的作用机理。发现颗粒靠对流体做功来增强湍流,靠增强耗散率来抑制湍流。被颗粒增强的耗散率主要位于颗粒上游和侧翼的小尺度涡中。进一步分析表明,两种影响湍流的机制都与颗粒和流体之间的滑移运动有关。采用颗粒雷诺数来表征滑移运动之后,本文建立了这两种对立机制的强弱与颗粒雷诺数之间的定量关联,发现当颗粒雷诺数较高时颗粒做的功大于耗散,从而增强湍流;反之抑制湍流。从微观角度分析得出的这一结论与宏观统计结果也是吻合的。接着我们采用拌线扰动法获得了准确的平板边界层湍流。以再热式分级燃气轮机为背景,本文研究了H2-O2高温贫燃预混火焰与边界层湍流之间的相互作用机理。我们发现边界层中存在传播和自着火两种燃烧模态,且火焰传播主要出现在边界层的缓冲层中。在粘性底层中火焰还会由于壁面冷却作用发生熄火,同时导致大的壁面热通量。这一热通量的范围可以用自着火和火焰传播模态下的一维正碰熄火的热通量来进行大致预测。与此前采用单步机理的研究不同的是,本文发现熄火区也存在中间反应和释热,且热释率与火焰法向和壁面法向的夹角的余弦值呈负相关。火焰就像一个过滤器,将穿过火焰面的边界层湍流的雷诺应力和外层的湍流脉动削弱,同时使得边界层的发夹涡结构被破坏,壁面律失效,缓冲层中的高低速条纹数量减少且变宽。燃烧的放热还导致了火焰法向与湍流主应变率方向的对齐关系发生转变。此外,当惰性颗粒进入燃烧边界层后,相对冷态两相边界层,颗粒在缓冲层中的低速条纹的聚集现象减弱,在边界层外层由于燃烧的加速作用颗粒的浓度降低,但由于边界层内流向涡的清扫事件受燃烧影响发生的次数占比提高,颗粒在近壁面的浓度反而升高。由于湍流在缓冲层内的流向脉动速度增强,颗粒的流向脉动速度也随之增强。最后,针对直接数值模拟产生的海量数据无法充分利用的问题,本文提出了数据驱动的建模思路,并对大涡模拟的亚网格应力进行了建模。先验分析表明,当前模型的相关系数远高于传统经典模型的相关系数。在后验分析中,数据驱动模型对湍动能、亚网格耗散和能谱分布等重要湍流统计量的预测准确性都更具有优势。通过特征重要性分析,我们还发现速度二阶导数与亚网格应力存在关联。本文的研究工作一方面增进了我们对边界层内两相湍流燃烧的理解,另一方面产生了数十太字节（TB）的数据,并验证了数据驱动方法是帮助研究者探索物理规律和建立关联的有效途径,为下一步进行更大规模、更复杂问题的数据挖掘和物理建模提供了工作基础。
邢江宽[3]（2020）在《煤粉与生物质热解和燃烧的高精度数值模拟研究》文中指出我国独特的能源结构分布决定了在可以预期的未来,我国的能源结构会一直以煤炭为主导。其中绝大多数的煤炭被用在燃煤电站锅炉进行发电和供热,过程中会产生大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、重金属汞和粉尘颗粒物等污染物的排放,这些污染物是造成光化学烟雾、酸雨和雾霾的重要原因。因此,煤粉高效清洁利用技术的发展是当前能源科学领域的研究热点,已经出现一些先进的煤粉高效清洁利用技术,例如煤炭分级多联产技术、煤粉富氧燃烧技术和煤粉与生物质混烧技术等。煤粉燃烧是一个非常复杂的物理和化学过程,包含挥发分释放、焦炭燃烧和气相燃烧等复杂过程,涉及到复杂的气固两相传热、传质、动量交换、相变、湍流、化学反应以及湍流与化学反应之间多物理、多尺度的相互作用。深入研究不同煤炭清洁利用方式中的非稳态多物理多尺度的相互作用对于发展新型煤粉清洁燃烧技术以及对现有煤粉燃烧系统的优化和控制具有非常重要的指导作用。基于此,本文通过机器学习和高精度的数值模拟方法,对煤粉和生物质热解过程的准确建模、煤粉富氧燃烧和生物质/煤粉混烧技术中的气固两相湍流燃烧特性以及污染物生成机理、湍流与化学反应相互作用的亚网格模型等若干关键基础问题开展了深入研究。首先,本文创新性地采用人工神经网络方法发展了可以准确预测煤粉热解速率和组分分布的高效准确热解模型。该模型使用双方程的动力学架构,但是允许其动力学参数随着煤种和加热条件的改变进行动态的调整,调整的规律采用人工神经网络从由广泛收集的实验数据和复杂热解模型的预测结果学习得来。该模型可以很好地再现实验数据和复杂模型的预测结果,且计算量只有复杂网络热解模型的1/4,相比传统的双方程模型只有15%的计算量提升。同时还将该方法拓展到生物质热解,发展了生物质热解的人工智能模型。这些模型能够很好地再现各种生物质的热解行为,相比传统模型具有明显的优势。此外,还发展了可以预测生物质热值和化学组成的人工智能模型。对于生物质三种主要的化学成分的预测,本文发展的随机森林模型能够对较广的生物质类型给出与实验测量数据吻合良好的预测,相对误差均小于20%。对于生物质热值的预测,无论是基于元素分析还是工业分析,本文发展的人工神经网络、支持向量机和随机森林模型也都能够给出明显优于比传统多项式拟合模型的预测结果,特别是随机森林模型,在训练和验证数据库中的表现都最佳。值得注意的是,当使用元素分析结果作为训练数据时,即使样本很少,所训练的模型都比以工业分析为训练数据时得到的模型更准确。同时基于发展的生物质热解模型,还开展了全参数空间的敏感性分析,获得了全参数空间生物质定向热解的相图,为定向选择生物质类型和改变反应器的操作条件实现生物质的定向热解提供了有效的指导。紧接着,采用直接数值模拟方法研究了煤粉燃烧、煤粉富氧燃烧和煤粉与生物质混烧火焰的若干基础问题。针对煤粉燃烧,直接耦合化学渗透挥发分（CPD）模型研究不同的气相湍流脉动强度对于煤粉颗粒热解的影响,结果发现气相温度的脉动可以显着的增强颗粒热解,且小颗粒对于气相温度的脉动更加敏感,越大的颗粒对气相温度脉动的响应越滞后。然后,本文对层流滞止煤粉火焰开展直接数值模拟研究,对两种常见的热解模型、三种挥发分假设和三种反应机理进行了比较和评价研究。结果表明,当采用CPD模型校正后的单步模型,并且将挥发分假设为轻质气体或者重烃的混合物时耦合对应的详细机理,可以给出与实验结果吻合较好的预测;假设挥发分成甲烷是不合理的,即使采用详细机理描述其燃烧,也会带来气相温度、颗粒性质的高估;简单的两步机理预测的火焰形态和燃烧特性误差很大;挥发分模型同时也对污染物的释放有着重要的影响。针对煤粉富氧燃烧,采用详细机理对不同富氧浓度下的煤粉富氧燃烧火焰开展直接数值模拟研究,探索富氧浓度对于煤粉火焰的着火特性、气相和颗粒物特性以及污染物形成特性的影响,同时也研究了氧气浓度对NO生成路径的影响。结果表明,增加氧浓度可明显提前着火、提高燃烧强度与气相温度、热释率和CO质量分数,降低CO2质量分数,这也增加碳捕集的难度;随着氧浓度的增加,煤的挥发分和焦炭氧化过程增强;与高氧浓度下燃烧强度的提高相对应,NO质量分数也随之增加。针对煤粉与生物质混烧,本文采用直接数值模拟耦合详细机理对不同掺混比下的煤/生物质共燃（CBCF）喷射火焰的燃烧特性和污染物生成进行深入研究。结果发现CBCF可以显着的促进混烧火焰的着火和颗粒的热解过程,且在掺混比为20%和40%时,CBCF可以显着增强焦炭的燃烧,但当掺混比为50%时,焦炭燃烧因为挥发分过快释放燃烧导致的局部缺氧和大颗粒的聚集效应而得到抑制。此外,随着掺混比的增加,NO生成的相关反应路径都受到了明显的抑制,而NO消耗的相关路径受影响不大,最终导致了NO生成的显着降低。最后,本文将煤粉小火焰模型拓展到富氧工况,对国际上煤和生物质转化论坛（CBC Workshop）的标准火焰-剑桥煤粉火焰开展了大涡模拟研究。结果表明,大涡模拟能够很好的再现流场和燃烧场,这为将其应用到实际工业尺度富氧煤粉燃烧器打下了坚实的基础。
王茜[4]（2020）在《大位移井全井眼动态岩屑运移建模与分析研究》文中研究说明岩屑运移问题是大位移井钻井的关键技术之一,钻井技术的实时化、智能化业已成为行业内大势所趋,开展动态岩屑运移规律的研究,了解大位移井实时岩屑分布剖面,实时监测井筒内井眼清洁状况,对于钻井作业高效、安全的进行意义重大。论文针对环空携岩问题,以大位移井全井段为研究内容,查阅国内外文献资料,调研岩屑运移机理,分析岩屑运移流型,建立流型自动判别方法,综合考虑岩屑运移的流型和流型转换条件,利用质量守恒和动量守恒方程,将大位移井作为一个整体,建立可以模拟整个钻井过程中井筒中的岩屑分布状态、位置和对环空压力影响的动态岩屑运移模型,并通过实验研究岩屑运移规律。论文主要研究工作有以下几个方面:（1）对大位移井全井段固-液两相流流型进行调研,研究流型转换机理,建立岩屑运移流型自动判别方法,为动态岩屑运移统一模型提供基础;（2）结合岩屑运移流型,利用质量守恒和动量守恒方程,建立大位移井统一动态岩屑运移模型;（3）针对实时钻井过程对各种参数的不确定性,开发在输入数据存在一定不确定因素的情况下,做出准确并且及时的判断和决策的模型自我修正方法;（4）利用长江大学流-固耦合智能实验平台,实验验证动态岩屑运移模型的准确性。并通过实验分析钻井液排量、转速、机械钻速和井斜角对岩屑运移和环空压耗的影响;（5）基于所建立的模型,采用VS2017集成开发环境,研发实时井眼清洁状态监测软件,结合现场钻井数据,实时监测全井段岩屑运移和积累过程及其变化规律;利用理论研究和室内实验相结合的方法来研究大位移井全井眼动态岩屑运移的分布规律,根据研究结果实时监测井筒中岩屑分布情况,对大位移井预防岩屑造成事故具有指导意义。
李佩波[5]（2019）在《超声速气流中横向喷雾的混合及燃烧过程数值模拟》文中认为本文以超燃冲压发动机中的液体燃料射流为研究对象,以实现超声速气流中液体燃料射流喷注、雾化、混合、蒸发及燃烧完整过程的数值模拟为基本目标,建立了两相燃烧大涡模拟方法,并对超声速气流中横向喷雾混合及燃烧过程中涉及的基本物理过程及机理进行了讨论分析。首先基于欧拉-拉格朗日框架建立起一套适用于超声速气流中两相流动的大涡模拟方法。通过基于网格控制体建立的动态数据链表实现了对液滴的高效管理以及液滴在变形网格条件下的高效追踪与定位;采用三线性插值方法及最近网格节点源项统计方法实现了气液两相双向耦合;基于区域分解及虚拟网格液滴共享进一步实现了两相流动的大规模并行计算;通过考虑液滴变形修正了液滴破碎后子液滴的位置与速度。针对超声速气流中液体横向水射流的雾化过程对上述数值模型及数值方法进行了考核验证。数值模拟结果成功再现了实验观测的射流破碎拉丝现象并揭示了其中的物理机理。对超声速气流中平板液体横向射流开展了数值模拟并分析了其三维混合过程,发现了有别于气体横向射流以及亚声速气流中液体横向射流的反转旋涡对结构。基于压力梯度力及液滴源项作用力的对比分析揭示了涡对结构形成的机理并构建了超声速气流中液体横向射流的三维流动拓扑结构。对凹腔上游液体射流的雾化混合过程开展了数值模拟并分析了射流与凹腔的相互作用以及凹腔附近液雾的分布输运特性。数值模拟成功捕获了实验中观测到的射流边界混合层中的涡结构,揭示了液滴家族的时间演化过程即液滴家族从破碎拉丝时表现的反斜杠“”类型演变为小于号“<”类型,最后呈现为正斜杠“/”类型。凹腔上游的反转旋涡对对液滴进入凹腔的卷吸行为有显着影响。射流与凹腔之间的相互作用在凹腔内部形成两个明显的诱导涡。在考虑燃料射流雾化的基础上通过采用无限热传导率蒸发模型实现了液雾场蒸发过程的数值模拟并进行了验证考核。凹腔燃烧室中液体煤油射流的数值模拟结果较好地揭示了液体射流在高总温超声速气流中的蒸发特性,明晰了凹腔附近的点火环境。液滴几乎不能在凹腔内存活,仅有少部分液滴卷吸进入上游凹腔。喷注压力通过影响近壁区中的燃料分布和总燃料质量流率来影响卷吸进入凹腔内的燃料质量。在火核的预期发展路径上,可反应的燃料质量分数和气相温度逐渐升高,湍动能逐渐降低,进而有利于火核的维持和发展。基于煤油两步反应机理及准层流反应模型实现了煤油射流雾化、蒸发及燃烧全过程的数值模拟并进行了验证考核。针对实验中两个典型燃烧工况进行了大规模计算,分析了不同燃烧模式下气相流场及液相流场的基本特征。弱燃烧模式下,液雾与火焰的相互作用较弱,火焰主要表现为预混火焰。强燃烧模式下,火焰存在较强的不稳定特性,燃料液雾的分布特性受火焰的影响较大。火焰在逆传过程中逐渐由预混火焰主导转变为预混与扩散火焰共同主导。在射流上游区域,火焰主要表现为扩散火焰;而在远下游区域,火焰主要表现为预混火焰。
宫冠吉[6]（2019）在《低压大剪切混合流燃油雾化和油气空间分布特性研究》文中进行了进一步梳理内嵌火箭式冲压发动机具有高比冲、高推重比和工作范围宽等特点,高质量的燃油雾化性能和合理的油气空间分布是保证发动机在飞行高度较高、环境较恶劣等条件下,能够稳定工作和较高的燃烧效率是发动机满足要求的关键。本文针对内嵌火箭式冲压发动机低压大梯度亚超剪切混合层内燃烧组织问题,采用数值模拟和试验的方法,开展亚超大梯度剪切混合层内雾化及油气空间分布特性研究,设计了不同的燃油喷注方案,建立了简化计算模型,搭建了燃油雾化特性试验平台,建立了喷嘴雾化特性测量系统,探讨了喷注方案和剪切混合层气动参数等对燃油雾化特性及油气空间分布的影响,得到了喷注方案和气动参数对燃油雾化的影响规律。主要成果有:（1）探讨了喷注方案及气动参数对燃油雾化特性,包括:雾化粒径、N值（粒径分布指数）、体积分数等,发现供油压力对燃油的雾化特性影响不大,不同的喷射角度中,逆向喷射的雾化特性相对垂直喷射和顺向喷射有所提升,喷嘴位置越靠近支板尾缘雾化性能越好;环境压力越低,雾化性能越差;超声速流及亚声速流的马赫数增加可以提升雾化性能;增加亚声速流的温度及超声速流温度可以提升雾化性能;拟合了关于SMD的无量纲关系式,试验验证关系式计算值与试验结果误差在15%以内。（2）采用基于CLSVOF的数值计算方法,对亚超剪切混合层的射流液柱破碎过程进行了模拟,过程中发现了大量的表面波现象,发现射流总是在表面波波谷处发生破碎,通过无量纲经验关系式拟合值与模拟所得到的波长进行对比,证明了表面波机理可以由KH不稳定性解释。捕捉了两种液滴二次破碎过程,初步验证了液滴的尾部夹断机理。（3）通过数值计算和试验研究,探究了喷注方案及气动参数对油气空间分布的影响,其中喷嘴位置越远离支板尾缘,射流轨迹会向亚声速流偏折,穿透深度越大;供油压力的提升会使得穿透深度逐渐变大;垂直喷射的穿透深度最大,顺向喷射会随着角度的增加穿透深度逐渐增加,逆向喷射穿透深度与顺向喷射相差不大。环境压力下降,燃油轨迹会向亚声速流偏折,穿透深度会逐渐增加,蒸发位置会向流向方向推移;亚、超声速流马赫数的而增加会使得偏折角度向超声速流改变,穿透深度会减小,蒸发开始的位置距离支板末端的位置先变长后变短;亚、超声速流的温度增加对燃油轨迹的影响不大,但是燃油蒸发位置会逐渐提前;拟合了穿透深度的无量纲关系式,试验验证关系式计算值与试验结果误差在15%以内。
陈小虎,陈方,刘洪,沙莎,逯雪铃,张庆兵[7]（2017）在《高速流动PIV示踪粒子跟随性分析》文中指出通过理论推导提出了一种评价高速流动PIV示踪粒子随流能力的松弛特性分析模型,在法向Mach数大于1.4时具有良好的适用性.将新模型应用于试验测量,发展了高速流动PIV系统和示踪粒子布撒技术,验证了高速流动PIV的定量化测量能力.针对空间发展的二维超声速气固两相混合层,数值模拟了不同Stokes数和对流Mach数（Mc）下的粒子跟随性以及弥散和迁徙运动,结果表明:相同对流Mach数,粒径越小的示踪粒子跟随性越好,Stokes数在[1,10]范围内的粒子有最大扩散距离.示踪粒子的直径大小决定其在超声速混合层大涡拟序结构中的分布特征,且粒径越小,气体与粒子的掺混越剧烈.相同粒径的粒子,对流Mach数越大跟随性越差.
陈小虎[8]（2017）在《高速流动PIV示踪粒子的跟随响应特性和湍流变动作用研究》文中提出飞行器在高速飞行过程中光学头罩周围的气动光学效应明显,深入研究高速流动PIV示踪粒子的跟随响应特性和湍流变动作用,对飞行器光学头罩周围复杂流场的准确实验测量具有重要参考意义。示踪粒子的良好跟随响应特性是高速流动PIV测量的前提,示踪粒子对流场较弱的湍流变动作用是保证实验所得结果不严重失真的关键。气相采用大涡模拟方法耦合离散相拉格朗日颗粒轨道模型,对尖劈模型、超声速混合层和后台阶模型进行了数值模拟。以数值计算所得粒径和布撒浓度为参考依据,分别对尖劈模型进行了PIV实验,两者结果一致。粒子跟随性与粒径成负相关,粒径越大粒子跟随性越差;布撒浓度与湍流变动作用成正相关,布撒浓度越大原始流场产生的变动就越明显。粒径为50nm且质量载荷为0.1092左右的布撒浓度能得到清晰激波边界和脱体位置的测量结果。对空间发展的二维超声速气固两相混合层在不同粒径、对流马赫数和布撒浓度下的粒子跟随性和湍流变动作用研究表明:粒径越小,速度响应越迅速,掺混能力越强,PIV示踪粒子跟随性越好;最大弥散距离随粒径的增大,先增大再减小,斯托克斯数在[1,10]区间内的粒子有最大扩散距离;相同粒径时对流马赫数越大,倾向性富集越明显,跟随性越差。粒径越大,两相之间的换热过程越长;通过分析粒子对气相流场的流向湍流、法向湍流和雷诺应力的影响,微粒径粒子（本文中约50nm）和布撒浓度为中等质量载荷（0.1左右）时湍流变动最小;对流马赫数的增大使局部粒子浓度增大,导致湍流变动作用明显。对PIV示踪粒子在后台阶流动中的瞬时和时均运动响应进行研究,结果表明:示踪粒子粒径的越大,粒子在经过膨胀波和激波前后的速度和温度的滑移时间和滑移距离越大,只有微粒径粒子能到达回流区;粒子经过超声速混合层、膨胀波、回流区和激波作用区域时,两相速度和温度变化较为剧烈,微粒子（50nm）对气相的动量和热量响应时间比中粒径和大粒径粒子短,微粒子对动量响应的能力比温度响应要强;在时均平均的后台阶膨胀波和激波截面上,激波对气固两相的流动影响更显着。只有微粒径粒子对激波带来的速度突变能迅速响应,速度滑移很小。示踪粒子对气相的动量响应快于温度响应,在混合层中心、混合层和膨胀波交界面、膨胀波和回流区交界面附近,小粒子（文中525nm）比其他两种粒径粒子有更好的响应特性。
陈鑫蔚[9]（2012）在《三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟》文中研究说明为了分析考察气固两相流动中流体与颗粒相互作用,本文对三维平面混合层流动进行了直接数值模拟。混合层流动所涉及的传质问题在理论研究和生产实践中都比较常见。但因为受制于计算条件,关于气固两相混合层流动中两相相互作用的研究,尤其是直接数值模拟研究收效甚微。在上述背景下,笔者对时间、空间两种模式的混合层模型进行了直接数值模拟,研究的重点在于流体与颗粒之间的相互作用。其中颗粒与流体之间可实现单向耦合、双向耦合不同工况。颗粒之间的碰撞采用硬球碰撞描述。对于空间模式模型的混合层模拟在并行计算条件下完成。在时间模式气固两相三维平面混合层直接数值模拟的单向耦合模拟过程中,笔者展示了混合层流动中发生的St=3中等颗粒间的碰撞现象,结合混合层流场大涡演化结构分析颗粒碰撞发生的时间、位置,以及论述颗粒碰撞对颗粒扩散产生的影响。通过分析发现颗粒碰撞的发生与颗粒在混合层流动的聚集情况密切相关,因为颗粒碰撞的发生,颗粒的扩散有所增强。在时间模式气固两相三维平面混合层直接数值模拟双向耦合工况下,因颗粒碰撞导致的扩散开的颗粒会在更广的范围内影响其他颗粒,并通过颗粒对流体的耦合作用影响流体。本章展示了如下的影响结果：考虑了颗粒间的碰撞后,流体相相互混合程度有所提高,雷诺应力会被增大。在流场发展末期,颗粒相、流体相平均流向速度降低,湍动能增强。在并行条件下的空间模式气相三维平面混合层流场发展初期,笔者定量分析了流场中出现的多涡合并现象,并将统计模拟结果与经典实验数据作对比,取得了比较好的吻合效果,证明该模型的正确性。本章还展示了不同初始扰动幅值工况下流场涡结构的演化规律,由此发现在空间模式混合层流动中添加有效的扰动,在相同计算区域内有助于使涡卷起的位置更靠近上游,同时使涡的形态也更加复杂,于是可以捕捉到更多的流场信息。硬球颗粒碰撞算法在空间模式气固两相三维平面混合层直接数值模拟过程中实现了并行。空间模式的气固两相混合层流动在考虑了颗粒与流体间的双向耦合和颗粒与颗粒间的相互碰撞后,颗粒相、流体相统计量模拟结果与经典实验数据吻合较好。因为颗粒碰撞的发生,颗粒相的分布更加均匀。不同St数的颗粒在空间模式混合层流动中展示了不同的扩散特性。在St=100工况下随着颗粒相质量携带率的有效提高,流场的涡结构被逐渐破坏,流体混合程度提高,流体相湍流增强。
吴海燕[10]（2009）在《超燃冲压发动机燃烧室两相流混合燃烧过程仿真及实验研究》文中认为本文在高超声速飞行器相关技术迅猛发展的背景下,采用数值仿真与实验相结合的方法,对超声速流场中燃料的混合增强及火焰稳定过程进行了机理及应用研究。对超声速两相流动与燃烧进行了建模与模型简化,并基于MPI通信平台开发了大涡模拟两相流并行计算程序。对并行计算中网格分区方法,区域网格交界处通信方法,及Euler与Larange坐标系间数据传递技术进行了研究。针对超声速流动混合增强机理,从最基本的自由剪切混合层入手,研究了混合层的发展过程。采用分相模型对超声速两相流混合层进行了大涡模拟仿真研究,分析了混合层的涡结构特征,得到不同Stocks数无蒸发液滴在流场中的运动特性;通过对混合层入口小扰动的研究,发现液滴蒸发过程使混合层厚度增加,加速混合层的发展,对混合过程有很大的促进作用;随后,对混合层压力时间序列进行了相空间重构,发现混合层发展的不同阶段与其系统的非线性特征值密切相关。基于对混合层的研究结果,针对凹腔剪切层的发展,采用实验与仿真的方法,研究了超声速流场凹腔混合增强及火焰稳定机理。利用非线性分形理论,分析了实验中火焰分形维数与燃烧程度及火焰稳定性的关系,其结果与仿真得到的流动分形维数一致。在单相及两相凹腔剪切层演化、激波作用及自激振荡的研究中发现,热波扰动能有效促进凹腔剪切层混合增强,而共振激波使剪切层破碎从而增强混合,所研究的凹腔自激振荡在单相及两相流中均是涡运流声振荡模型。针对超声速剪切层扩展率低的不足,应用流向涡增强技术,设计了集燃料喷注与混合增强功能于一体的物理斜坡喷注器。对四种结构的物理斜坡喷注器进行了多种实验及仿真研究,发现后掠设计能有效促进流向涡的卷起,并加速燃料喷流柱的抬升,这不仅增进了混合,也有效增强了其火焰稳定作用。而膨胀型与压缩型斜坡存在两种不同的流向涡发展模式,这主要是膨胀型斜坡中类凹腔结构的作用,该结构能有效的增进混合。针对物理斜坡侵入流场的不足,仿真研究了超声速燃料喷流的相互作用,提出了气动斜坡设计方案。通过实验证明,所设计的喷嘴阵列能有效加速喷流后流向涡的卷起,提高超声速掺混特性,由于喷嘴阵列的喷流方向与主流方向夹角较小,总压损失也较物理斜坡、横向喷流等混合增强方式小。针对气动斜坡火焰稳定能力差的不足,研究了气动斜坡与凹腔组合结构,对比了多种组合结构的超声速混合及燃烧性能。
二、两相混合层中颗粒运动的数值模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、两相混合层中颗粒运动的数值模拟（论文提纲范文）
（1）基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 调浆概况及设备 |
| 1.4 搅拌槽内流场特性研究现状 |
| 1.5 湍流涡特性研究现状 |
| 1.6 浮选调浆研究现状 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 2 搅拌槽内湍流场的结构特征 |
| 2.1 计算流体力学理论及模型 |
| 2.2 数值计算求解过程 |
| 2.3 搅拌槽内流场分析 |
| 2.4 湍流场型式对湍流强度的影响 |
| 2.5 湍流场型式对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 2.6 不同湍流场型式下湍流涡耗散微尺度的分布规律 |
| 2.7 不同型式湍流场特性的综合评价 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 湍流场作用下的混合分散特性 |
| 3.1 数值计算简介及参数设置 |
| 3.2 湍流场作用下颗粒体积分数分布 |
| 3.3 湍流场作用下颗粒悬浮均匀特性 |
| 3.4 固相颗粒对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 3.5 湍流场内矿浆浓度分布预测 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 湍流场作用下的相间作用行为 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 湍流场作用下颗粒的聚团特性 |
| 4.3 湍流场作用下三相界面的矿化行为 |
| 4.4 湍流场作用下颗粒间相互作用力 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 湍流强化调浆过程的作用机理 |
| 5.1 调浆体系内湍流场特征分析 |
| 5.2 湍流场中矿浆运动行为分析 |
| 5.3 湍流场中固-液混合分散行为分析 |
| 5.4 湍流场中颗粒间聚团行为及其动力学分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应及其浮选行为 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.2 调浆时间对粉煤灰浮选效果的影响 |
| 6.3 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应 |
| 6.4 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选动力学 |
| 6.5 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选脱炭行为 |
| 6.6 复合型湍流场作用下粉煤灰调浆-浮选效果综合评定 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）两相湍流燃烧边界层的直接数值模拟及数据驱动建模（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 两相湍流燃烧边界层的研究背景 |
| 1.2 边界层湍流研究概述 |
| 1.2.1 气相等温湍流边界层 |
| 1.2.2 气相非等温湍流边界层 |
| 1.2.3 两相湍流边界层 |
| 1.3 湍流调制研究概述 |
| 1.3.1 斯托克斯数 |
| 1.3.2 颗粒雷诺数 |
| 1.3.3 长度尺度 |
| 1.3.4 颗粒体积浓度 |
| 1.3.5 颗粒动量数 |
| 1.4 火焰壁面相互作用概述 |
| 1.4.1 层流火焰壁面相互作用 |
| 1.4.2 湍流火焰壁面相互作用 |
| 1.5 直接数值模拟与数据驱动建模 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 2 直接数值模拟方法 |
| 2.1 连续相控制方程 |
| 2.1.1 不可压形式 |
| 2.1.2 全可压形式 |
| 2.2 离散相控制方程 |
| 2.2.1 点源计算方法 |
| 2.2.2 全尺度内嵌边界模拟方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 微观尺度下的颗粒湍流相互作用 |
| 3.1 计算模型和参数 |
| 3.2 湍动能守恒方程 |
| 3.2.1 物理空间下的调制 |
| 3.2.2 颗粒局部的调制 |
| 3.2.3 谱空间下的调制 |
| 3.3 拟涡能守恒方程 |
| 3.4 颗粒雷诺数与湍流调制准则 |
| 3.5 两相流中小尺度湍流的特性 |
| 3.5.1 耗散率与拟涡能间歇性的相似性 |
| 3.5.2 耗散率和拟涡能空间分布的相似性 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 无反应平板湍流边界层的直接数值模拟 |
| 4.1 边界层湍流的产生方法 |
| 4.2 湍流边界层的计算参数 |
| 4.3 结果与验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 两相湍流燃烧边界层的直接数值模拟 |
| 5.1 工程背景及计算模型 |
| 5.2 火焰结构和湍流涡结构 |
| 5.3 燃烧模态 |
| 5.4 火焰湍流相互作用 |
| 5.5 火焰壁面作用 |
| 5.6 惰性颗粒在燃烧边界层中的运动 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 数据驱动的大涡模拟亚网格应力模型 |
| 6.1 大涡模拟简介 |
| 6.2 数据准备 |
| 6.3 模型训练与先验分析 |
| 6.3.1 随机森林模型 |
| 6.3.2 神经网络模型 |
| 6.4 模型改进 |
| 6.5 后验分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 作者简历 |
（3）煤粉与生物质热解和燃烧的高精度数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 气固两相湍流燃烧的研究现状 |
| 1.2.1 实验测量方法 |
| 1.2.2 数值模拟方法 |
| 1.3 煤粉/生物质燃烧数值模拟子模型的发展 |
| 1.3.1 气相燃烧模型 |
| 1.3.2 挥发分模型 |
| 1.3.3 焦炭燃烧模型 |
| 1.4 本文主要研究内容和结构 |
| 2 气固两相湍流燃烧数值模拟方法 |
| 2.1 气固两相湍流燃烧的直接数值模拟 |
| 2.1.1 气相控制方程 |
| 2.1.2 颗粒相控制方程 |
| 2.1.3 两相耦合方法 |
| 2.2 气固两相湍流燃烧的大涡模拟 |
| 2.3 颗粒相燃烧子模型 |
| 2.3.1 挥发分模型 |
| 2.3.2 焦炭燃烧模型 |
| 2.4 NOx生成模型 |
| 2.5 人工智能方法 |
| 2.5.1 人工神经网络 |
| 2.5.2 支持向量机 |
| 2.5.3 随机森林 |
| 3 煤粉高效准确热解模型 |
| 3.1 煤粉热解的高效准确拟合模型 |
| 3.1.1 研究方法 |
| 3.1.2 结果和讨论 |
| 3.2 煤粉热解的人工神经网络模型 |
| 3.2.1 预测热解速率的神经网络模型 |
| 3.2.2 预测热解产物的神经网络模型 |
| 3.3 煤粉在脉动气氛下热解的数值模拟 |
| 3.3.1 计算方法与设置 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 生物质高效准确热解模型 |
| 4.1 生物质热解的人工智能模型 |
| 4.1.1 生物质热解过程的数学描述 |
| 4.1.2 样本和方法 |
| 4.1.3 结果和讨论 |
| 4.2 生物质化学组成以及热值的人工智能模型 |
| 4.2.1 预测生物质化学组成的随机森林模型 |
| 4.2.2 预测生物质热值的人工智能模型 |
| 4.3 生物质定向热解的敏感性分析 |
| 4.3.1 生物质热解的数学描述 |
| 4.3.2 热解数据的建立 |
| 4.3.3 Sobol敏感性分析方法 |
| 4.3.4 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 煤粉燃烧的直接数值模拟研究 |
| 5.1 煤粉滞止火焰的直接数值模拟 |
| 5.1.1 计算工况与设置 |
| 5.1.2 结果与讨论 |
| 5.2 煤粉富氧燃烧的直接数值模拟 |
| 5.2.1 计算方法与设置 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 煤粉与生物质混烧的直接数值模拟 |
| 6.1 计算方法与设置 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 煤粉燃烧的大涡模拟 |
| 7.1 剑桥煤粉火焰的实验介绍 |
| 7.2 计算模型与设置 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 全文总结与创新点及展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（4）大位移井全井眼动态岩屑运移建模与分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩屑运移实验研究现状 |
| 1.2.2 稳态岩屑运移模型研究现状 |
| 1.2.3 动态岩屑运移模型研究现状 |
| 1.3 本文研究思路和内容 |
| 第2章 大位移井全井眼动态岩屑运移理论研究 |
| 2.1 不同流型的钻井液携岩机理 |
| 2.1.1 流型划分 |
| 2.1.2 流型图 |
| 2.1.3 流型转换边界条件 |
| 2.1.4 流型判别依据 |
| 2.1.5 流型自动判别方法 |
| 2.2 动态岩屑运移计算模型 |
| 2.2.1 模型建立 |
| 2.2.2 闭合关系 |
| 2.3 模型求解 |
| 2.3.1 迎风差分方法 |
| 2.3.2 方程差分方法 |
| 2.3.3 雅可比矩阵构建 |
| 2.3.4 模型计算流程 |
| 2.4 模型自我修正 |
| 2.4.1 数据处理 |
| 2.4.2 修正判断 |
| 2.4.3 自我修正 |
| 第3章 大位移井全井眼动态岩屑运移实验研究 |
| 3.1 流-固耦合智能测试平台 |
| 3.1.1 流体循环回路 |
| 3.1.2 主要设备 |
| 3.1.3 测试岩屑 |
| 3.1.4 测试流体 |
| 3.1.5 实验内容 |
| 3.1.6 实验步骤 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 实验数据验证 |
| 3.2.2 MWD数据验证 |
| 3.3 实验结果分析 |
| 3.3.1 岩屑浓度影响规律分析 |
| 3.3.2 环空压力影响规律分析 |
| 第4章 实时井眼清洁监测软件 |
| 4.1 软件功能设计 |
| 4.1.1 数据输入模块 |
| 4.1.2 分析计算模块 |
| 4.1.3 应用服务模块 |
| 4.2 软件应用 |
| 第5章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
（5）超声速气流中横向喷雾的混合及燃烧过程数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超声速气流中液体横向射流相关研究 |
| 1.2.1 液体横向射流的实验研究 |
| 1.2.2 液体横向射流的数值研究 |
| 1.3 凹腔燃烧室中燃料喷雾混合燃烧相关研究 |
| 1.3.1 燃料喷雾混合特性的研究 |
| 1.3.2 燃料喷雾燃烧过程的研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 超声速气流中两相流动大涡模拟方法 |
| 2.1 可压缩气相控制方程及其数值方法 |
| 2.1.1 可压缩气相控制方程 |
| 2.1.2 滤波后的气相大涡模拟方程 |
| 2.1.3 气相数值计算方法 |
| 2.2 液滴相控制方程及其数值方法 |
| 2.2.1 液滴相控制方程 |
| 2.2.2 液滴相数值计算方法 |
| 2.2.3 液滴相数据的动态管理 |
| 2.3 气液之间双向耦合数值方法 |
| 2.3.1 液滴在变形网格下的高效定位 |
| 2.3.2 气相对液滴相的作用 |
| 2.3.3 液滴相给气相的源项作用 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 超声速气流中液体横向射流破碎过程研究 |
| 3.1 破碎模型理论及验证 |
| 3.1.1 KH/RT/TAB混合破碎模型 |
| 3.1.2 计算模型及验证 |
| 3.2 射流破碎拉丝过程的机理分析 |
| 3.2.1 实验观测结果 |
| 3.2.2 拉丝过程的条件分析 |
| 3.2.3 拉丝过程的机理分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 燃烧室中液体射流的三维流动结构及混合机理 |
| 4.1 平板横向射流的三维流动结构 |
| 4.1.1 计算模型及验证 |
| 4.1.2 气相流动特性及受力分析 |
| 4.1.3 液相输运特性及受力分析 |
| 4.1.4 三维流动结构的讨论 |
| 4.2 液体射流在凹腔燃烧室中的混合过程 |
| 4.2.1 数值模拟与实验的对比 |
| 4.2.2 喷雾流场瞬态演化过程 |
| 4.2.3 液雾分布及输运特性 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 凹腔燃烧室中燃料喷雾蒸发过程研究 |
| 5.1 液滴蒸发模型的理论及验证 |
| 5.1.1 蒸发模型介绍 |
| 5.1.2 单液滴蒸发验证 |
| 5.2 高总温来流条件下液滴蒸发过程及验证 |
| 5.2.1 不同来流条件下单液滴蒸发过程 |
| 5.2.2 平板上液体煤油射流的蒸发验证 |
| 5.3 液体煤油射流蒸发及混合过程研究 |
| 5.3.1 计算模型 |
| 5.3.2 流场瞬态演化过程 |
| 5.3.3 液雾分布及蒸发特性 |
| 5.3.4 凹腔附近点火环境分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 凹腔燃烧室中燃料喷雾燃烧特性研究 |
| 6.1 两相燃烧计算方法 |
| 6.1.1 化学反应源项计算方法 |
| 6.1.2 煤油反应机理 |
| 6.2 煤油射流燃烧的初步验证分析 |
| 6.2.1 仿真计算条件 |
| 6.2.2 实验结果验证 |
| 6.2.3 燃烧流场基本特征 |
| 6.3 喷雾燃烧流场火焰准稳定特性分析 |
| 6.3.1 计算模型及网格 |
| 6.3.2 喷雾燃烧流场瞬时特性 |
| 6.3.3 喷雾燃烧流场统计特性 |
| 6.3.4 喷雾燃烧流场的火焰模式 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要研究工作与结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 论文不足及未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（6）低压大剪切混合流燃油雾化和油气空间分布特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究的内容 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 燃油雾化特性数值研究方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 破碎模型 |
| 2.1.4 物理模型及网格划分 |
| 2.1.5 数值计算方法的验证 |
| 2.2 燃油破碎过程数值研究方法 |
| 2.2.1 CLSVOF界面追踪方法 |
| 2.2.2 模型简化 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 试验系统 |
| 2.3.2 喷注方案设计 |
| 2.3.3 燃油雾化特性评价指标 |
| 2.3.4 数据处理方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 亚超大梯度剪切混合流燃油雾化特性研究 |
| 3.1 剪切混合层冷态流场结构 |
| 3.2 喷嘴流量特性 |
| 3.3 喷嘴参数对燃油雾化特性的影响 |
| 3.3.1 供油压力的影响 |
| 3.3.2 喷射角度的影响 |
| 3.3.3 喷嘴位置的影响 |
| 3.4 气流参数对燃油雾化特性的影响 |
| 3.4.1 环境压力的影响 |
| 3.4.2 超声速流温度的影响 |
| 3.4.3 亚声速流温度的影响 |
| 3.4.4 对流马赫数的影响 |
| 3.4.5 超声速流马赫数的影响 |
| 3.4.6 亚声速流马赫数的影响 |
| 3.5 SMD的无量纲关系式拟合 |
| 3.6 燃油雾化破碎过程研究 |
| 3.6.1 射流破碎物理过程 |
| 3.6.2 表面波机理 |
| 3.6.3 二次破碎物理过程 |
| 3.6.4 延伸与尾部夹断机理 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 亚超大梯度剪切混合流油气空间分布的研究 |
| 4.1 喷嘴参数对油气空间分布的影响 |
| 4.1.1 供油压力的影响 |
| 4.1.2 喷射角度的影响 |
| 4.1.3 喷嘴位置的影响 |
| 4.2 气流参数对油气空间分布的影响 |
| 4.2.1 环境压力的影响 |
| 4.2.2 超声速流温度的影响 |
| 4.2.3 亚声速流温度的影响 |
| 4.2.4 超声速流马赫数的影响 |
| 4.2.5 亚声速流马赫数的影响 |
| 4.3 穿透深度的无量纲关系式拟合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文主要研究成果 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）高速流动PIV示踪粒子跟随性分析（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 PIV示踪粒子松弛特性分析模型 |
| 1.1 PIV示踪粒子松弛特性建模 |
| 1.2 PIV示踪粒子松弛模型对比与跟随性分析 |
| 2 高速流动PIV定量化测试 |
| 2.1 PIV测试系统和试验工况 |
| 2.2 PIV定量化测试结果 |
| 3 PIV示踪粒子跟随性数值分析 |
| 3.1 计算工况 |
| 3.1.1 气相计算参数 |
| 3.1.2 离散相计算参数 |
| 3.2 示踪粒子运动与迁徙特征 |
| 3.3 Mc=0.20时粒径对粒子跟随性影响 |
| 3.4 Mc=0.64时粒径对粒子跟随性影响 |
| 4 结论 |
（8）高速流动PIV示踪粒子的跟随响应特性和湍流变动作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 PIV粒子跟随性和湍流变动作用研究综述 |
| 1.2.1 高速流动PIV粒子跟随响应特性实验研究 |
| 1.2.2 粒子跟随性和湍流变动作用的数值模拟 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 论文创新点 |
| 1.3.3 论文组织结构 |
| 第二章 高速流动PIV示踪粒子粒径和布撒浓度的选择 |
| 2.1 PIV实验方法 |
| 2.1.1 风洞PIV系统 |
| 2.1.2 PIV示踪粒子 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 连续相控制方程 |
| 2.2.2 离散相控制方程 |
| 2.2.3 相间耦合方法 |
| 2.3 示踪粒子物性和评价参数 |
| 2.4 半顶角30°尖劈 |
| 2.5 半顶角45°尖劈 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超声速混合层PIV示踪粒子跟随性 |
| 3.1 无负载超声速混合层流场验证 |
| 3.1.1 初始条件与边界条件 |
| 3.1.2 超声速混合层流场瞬时特征与验证 |
| 3.2 不同Ma_c的超声速混合层中示踪粒子跟随性 |
| 3.2.1 Ma_c=0.20时不同St数粒子跟随性 |
| 3.2.2 Ma_c=0.46时不同St数粒子跟随性 |
| 3.2.3 Ma_c=0.64时不同St数粒子跟随性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 PIV示踪粒子对超声速混合层的湍流变动作用 |
| 4.1 Ma_c=0.20时示踪粒子对混合层的湍流变动 |
| 4.1.1 不同?_m时的湍流变动作用 |
| 4.1.2 不同St数时的湍流变动作用 |
| 4.2 Ma_c=0.46时示踪粒子对混合层的湍流变动 |
| 4.2.1 不同?_m时的湍流变动作用 |
| 4.2.2 不同St数时的湍流变动作用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 PIV示踪粒子在后台阶流动中的运动响应 |
| 5.1 后台阶计算初始化和边界条件 |
| 5.2 PIV示踪粒子在后台阶流动中的跟随性 |
| 5.3 PIV示踪粒子后台阶流动中的响应特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 混合层研究背景和概述 |
| 1.2 气固两相流研究背景和概述 |
| 1.3 颗粒聚集、碰撞研究背景和概述 |
| 1.4 本文主要的研究内容和创新点 |
| 第二章 数值模拟方法 |
| 2.1 直接数值模拟方法概述 |
| 2.1.1 谱方法 |
| 2.1.2 有限元法 |
| 2.1.3 有限差分法 |
| 2.1.4 有限容积法 |
| 2.1.5 谱元法 |
| 2.1.6 谱差法 |
| 2.1.7 元差法 |
| 2.2 混合层的两种数学模型概述 |
| 2.3 并行计算理论概述 |
| 2.4 硬球碰撞理论概述及其在并行计算中的应用 |
| 2.4.1 硬球碰撞模型 |
| 2.4.2 软球碰撞模型 |
| 2.4.3 MONTE-CARLO碰撞模型 |
| 2.4.4 单机条件下硬球碰撞实现步骤 |
| 2.4.4.1 确定颗粒的碰撞搜索区域 |
| 2.4.4.2 判定碰撞是否发生 |
| 2.4.4.3 碰撞后颗粒速度改变量计算 |
| 2.4.5 并行条件下硬球碰撞实现 |
| 第三章 时间模式三维平面混合层直接数值模拟：单向耦合工况 |
| 3.1 数学描述 |
| 3.1.1 流体控制方程 |
| 3.1.2 流场边界条件 |
| 3.1.3 流场初始条件 |
| 3.1.4 流场数值解法 |
| 3.1.5 颗粒运动方程 |
| 3.1.6 气固两相长度尺寸 |
| 3.2 单向耦合数值模拟结果 |
| 3.2.1 碰撞次数、动能衰减量随时间的发展 |
| 3.2.2 碰撞发生的空间位置分布 |
| 3.2.2.1 无量纲时间段0～40 |
| 3.2.2.2 无量纲时间段40～75 |
| 3.2.2.3 无量纲时间段75～100 |
| 3.2.3 颗粒碰撞对颗粒相扩散的影响 |
| 3.2.3.1 单个网格内颗粒数最大值 |
| 3.2.3.2 单个平面上颗粒数密度流向平均值沿横向分布 |
| 3.2.3.3 全流场网格均方根颗粒数函数 |
| 第四章 时间模式三维平面混合层直接数值模拟：双向耦合工况 |
| 4.1 数学描述 |
| 4.1.1 流体控制方程 |
| 4.1.2 双向耦合模型 |
| 4.2 双向耦合数值模拟结果 |
| 4.2.1 流体混合厚度 |
| 4.2.3 流体相雷诺应力 |
| 4.2.4 单个平面颗粒相、流体相流向速度分布 |
| 4.2.5 单个平面颗粒相、流体相湍动能分布 |
| 第五章 并行计算的空间模式单相三维混合层直接数值模拟 |
| 5.1 数学描述 |
| 5.1.1 流体控制方程 |
| 5.1.2 空间、时间导数的离散方法 |
| 5.1.3 无反射特征边界条件 |
| 5.1.4 进口初始条件,计算模型参数 |
| 5.1.5 进口扰动波数学描述 |
| 5.1.6 并行计算配置简介 |
| 5.2 数值模拟结果 |
| 5.2.1 涡结构的演化 |
| 5.2.1.1 初始阶段涡的卷起、配对、合并 |
| 5.2.1.2 流场完全发展阶段的涡结构 |
| 5.2.2 流场统计量 |
| 5.2.2.1 平均速度 |
| 5.2.2.2 雷诺应力 |
| 5.2.3 不同扰动工况下的流场 |
| 第六章 并行计算的空间模式气固两相混合层直接数值模拟 |
| 6.1 数学描述 |
| 6.1.1 气相流场模型及参数 |
| 6.1.2 颗粒相参数选取 |
| 6.1.3 并行计算条件下颗粒求解算法 |
| 6.2 数值模拟结果 |
| 6.2.1 流体相、颗粒相平均速度与实验的对比 |
| 6.2.2 空间模式两相混合层中碰撞对颗粒扩散的影响 |
| 6.2.3 不同St工况下颗粒在流场内的扩散情况 |
| 6.2.4 不同质量携带率工况下颗粒对涡结构的影响 |
| 6.2.5 颗粒相对流体相统计量的影响 |
| 6.2.5.1 流体混合厚度 |
| 6.2.5.2 单个平面流体相湍动能分布 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 对今后工作的展望 |
| 符号表 |
| 参考文献 |
| 作者博士在学阶段发表的论文 |
（10）超燃冲压发动机燃烧室两相流混合燃烧过程仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 表格目录 |
| 插图目录 |
| 符号说明 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 不断跃进的飞行梦想 |
| 1.1.2 吸气式超燃冲压发动机研究意义 |
| 1.2 超声速混合燃烧关键技术研究综述 |
| 1.2.1 超声速混合层理论研究 |
| 1.2.2 凹腔火焰稳定器研究 |
| 1.2.3 斜坡喷注器研究 |
| 1.3 大涡模拟两相流仿真方法研究综述 |
| 1.3.1 大涡模拟的优势 |
| 1.3.2 大涡模拟仿真方法的发展 |
| 1.3.3 离散相仿真模型的应用 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 超声速两相流的大涡模拟数学模型 |
| 2.1 气相流场的大涡模拟方法 |
| 2.1.1 超声速流动大涡模拟流动控制方程 |
| 2.1.2 混合RANS/LES模拟方法 |
| 2.1.3 超声速燃烧模拟方法 |
| 2.2 液相流场的数学模型 |
| 2.2.1 液滴离散相建模准则 |
| 2.2.2 离散相液滴轨道模型 |
| 2.2.3 液滴蒸发模型 |
| 2.2.4 液滴对气相的作用源项 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 超声速两相流数值方法研究 |
| 3.1 数值离散方法 |
| 3.1.1 方程的解耦 |
| 3.1.2 空间离散 |
| 3.1.3 时间离散 |
| 3.1.4 边界处理 |
| 3.2 离散相与连续相数据交换 |
| 3.2.1 双线性插值方法 |
| 3.2.2 三线性插值方法 |
| 3.2.3 三线性插值方法的替代 |
| 3.2.4 液滴作用源项的统计 |
| 3.3 基于MPI的两相流并行计算技术 |
| 3.3.1 并行计算平台的搭建 |
| 3.3.2 网格分区方法 |
| 3.3.3 交界区域网格处理技术 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超声速混合层两相流的大涡模拟 |
| 4.1 Goebel-Dutton混合层实验 |
| 4.1.1 混合层研究意义 |
| 4.1.2 Goebel-Dutton混合层实验 |
| 4.2 两相流混合层无蒸发液滴流场仿真研究 |
| 4.2.1 计算网格及边界条件 |
| 4.2.2 单相气体流场仿真研究 |
| 4.2.3 两相流无蒸发液滴的跟随特性 |
| 4.2.4 无蒸发液滴对流场的反作用 |
| 4.3 煤油液滴蒸发对混合层的影响 |
| 4.3.1 混合层厚度与实验的比较 |
| 4.3.2 蒸发作用中小扰动的发展情况 |
| 4.3.3 煤油液滴蒸发过程中气相流场的频率分析 |
| 4.4 乙醇液滴蒸发对混合层的非线性作用 |
| 4.4.1 相空间重构及非线性分析方法概述 |
| 4.4.2 乙醇液滴蒸发对混合层发展的影响 |
| 4.4.3 乙醇液滴蒸发过程中气相流场频率分析 |
| 4.4.4 两相流混合层的非线性特征量分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 超声速流场凹腔混合燃烧特性研究 |
| 5.1 实验系统及实验方法 |
| 5.1.1 实验系统 |
| 5.1.2 凹腔实验件设计 |
| 5.1.3 自由基自发辐射实验原理及方法 |
| 5.1.4 纳米粒子平面激光成像(NPLI)实验原理及方法 |
| 5.2 超声速燃烧凹腔火焰分形特性实验研究 |
| 5.2.1 分形理论 |
| 5.2.2 氢燃料超声速凹腔火焰结构 |
| 5.2.3 碳氢燃料超声速凹腔火焰结构 |
| 5.2.4 大涡模拟仿真结果对比 |
| 5.3 氢气横向喷流与凹腔流动特性的仿真研究 |
| 5.3.1 边界条件及计算网格 |
| 5.3.2 凹腔结构对流动燃烧的影响 |
| 5.3.3 凹腔剪切层的演化过程 |
| 5.3.4 激波与剪切层的作用 |
| 5.3.5 凹腔自激振荡特性 |
| 5.4 两相流超声速燃烧凹腔特性仿真研究 |
| 5.4.1 两相流凹腔剪切层的演化 |
| 5.4.2 液滴在凹腔中的运动 |
| 5.4.3 两相流凹腔中的自激振荡 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 超声速燃烧物理斜坡喷注器混合特性研究 |
| 6.1 实验和仿真方法 |
| 6.1.1 实验件设计 |
| 6.1.2 实验方法 |
| 6.1.3 实验件表面处理 |
| 6.1.4 计算条件 |
| 6.2 后掠结构对物理斜坡喷注器性能影响 |
| 6.2.1 激波系的相互作用 |
| 6.2.2 后掠角的混合增强作用 |
| 6.2.3 斜坡的火焰稳定能力 |
| 6.3 结构改变对物理斜坡喷注器性能影响 |
| 6.3.1 膨胀型斜坡的两种自燃方式 |
| 6.3.2 激波系结构对性能影响 |
| 6.3.3 流向涡混合增强作用 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 超声速气动斜坡喷注器设计与混合燃烧性能研究 |
| 7.1 超声速燃料喷流相互作用机理研究 |
| 7.1.1 气动斜坡喷注器结构及计算条件 |
| 7.1.2 喷流设计方案对混合性能的影响 |
| 7.1.3 多喷嘴燃料喷注压力场分析 |
| 7.1.4 喷嘴阵列流动速度分析 |
| 7.2 九喷嘴气动斜坡喷注器特性研究 |
| 7.2.1 实验件设计与计算条件 |
| 7.2.2 激波与边界层相互作用 |
| 7.2.3 流向涡混合增强特性 |
| 7.2.4 气动斜坡压力分析 |
| 7.3 气动斜坡与凹腔组合结构特性研究 |
| 7.3.1 实验件设计与计算条件 |
| 7.3.2 凹腔结构对混合燃烧性能的影响 |
| 7.3.3 喷嘴阵列对喷流剪切层发展的影响 |
| 7.3.4 喷注压力对组合件混合增强性能的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果以及参加科研项目情况 |
| 附录 |
四、两相混合层中颗粒运动的数值模拟（论文参考文献）
- [1]基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究[D]. 杨露. 中国矿业大学, 2020(01)
- [2]两相湍流燃烧边界层的直接数值模拟及数据驱动建模[D]. 汪卓. 浙江大学, 2020(07)
- [3]煤粉与生物质热解和燃烧的高精度数值模拟研究[D]. 邢江宽. 浙江大学, 2020(07)
- [4]大位移井全井眼动态岩屑运移建模与分析研究[D]. 王茜. 长江大学, 2020
- [5]超声速气流中横向喷雾的混合及燃烧过程数值模拟[D]. 李佩波. 国防科技大学, 2019(01)
- [6]低压大剪切混合流燃油雾化和油气空间分布特性研究[D]. 宫冠吉. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [7]高速流动PIV示踪粒子跟随性分析[J]. 陈小虎,陈方,刘洪,沙莎,逯雪铃,张庆兵. 气体物理, 2017(04)
- [8]高速流动PIV示踪粒子的跟随响应特性和湍流变动作用研究[D]. 陈小虎. 上海交通大学, 2017(10)
- [9]三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟[D]. 陈鑫蔚. 浙江大学, 2012(01)
- [10]超燃冲压发动机燃烧室两相流混合燃烧过程仿真及实验研究[D]. 吴海燕. 国防科学技术大学, 2009(04)