【摘 要】
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液固两相流的湍流调制问题一直是多相流研究领域的热点和难点，而且因为两相间相互作用的复杂性，虽然研究人员在这一领域已经开展了大量的工作并取得一定的成果，但是众多相关问题
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液固两相流的湍流调制问题一直是多相流研究领域的热点和难点，而且因为两相间相互作用的复杂性，虽然研究人员在这一领域已经开展了大量的工作并取得一定的成果，但是众多相关问题仍未得到解决，相关认识仍是欠缺，尤其是在有颗粒载荷流动中颗粒减阻的相关问题。本文将从数值模拟的角度对竖直槽道内液固两相向下流动的湍流信息随颗粒参数的变化情况进行研究，重点关注因颗粒存在而导致湍流雷诺应力和湍流脉动速度强度的改变以及可能发生的减阻问题。 本文首先利用Fluent软件就两相混合模型(Mixture Model)和雷诺应力模型（Reynolds Stress Model）对液固两相流动模拟的适用性进行了探究，计算结果与已有的实验结果进行对比，分析结果表示混合/雷诺应力计算模型是可以用来模拟微颗粒液固两相流，而得到的湍流信息和颗粒信息具有一定的可信度。其次，本文着重探讨了颗粒参数（颗粒粒径、颗粒与液体的密度比和颗粒体积分数）对液固两相流湍流调制的影响。其中槽道流动的雷诺数Re=5000，颗粒粒径dp从20μm到500μm，密度比ρp/ρf从0.5到2.6，颗粒体积分数αp从1.0×10-4到4.2×10-3。研究结果表明，与无颗粒载荷流动相比，大粒径颗粒载荷的流动阻力增加了，而且阻力的增加量会随着颗粒与液体的密度比以及颗粒体积分数的增大而增大。另外，流动的雷诺应力在近壁面区域（主要是缓冲层）减小了，在远离壁面的主流区域增大了;而三个方向上的湍流脉动速度强度都略有减小。在一定的密度比及体积分数下，小粒径颗粒载荷流动表现出减阻特性，其流动阻力的减小量与颗粒的体积分数成正比;同时，流动的湍流雷诺应力和湍流强度都有所增加了。此外，当小粒径颗粒的密度比变小时，相应流动的阻力会随着颗粒体积分数增大而增大，此时在近壁面附近的湍流雷诺应力和流向脉动强度都有减小的趋势。 此外，本文研究了重力对颗粒调制湍流的影响，研究选用了四种颗粒参数，就重力的有无进行了模拟计算。结果显示，重力不仅对流动的阻力有影响，而且还会改变湍流雷诺应力和湍流强度。
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