【摘 要】
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为了得到更为理想的固液两相流数值计算模型，本文在结构两相流模型理论的基础上，提出了较为合理的二维非恒定流动条件下的数值计算模型。固液两相流中的液相流体与非粘性固相颗
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为了得到更为理想的固液两相流数值计算模型，本文在结构两相流模型理论的基础上，提出了较为合理的二维非恒定流动条件下的数值计算模型。固液两相流中的液相流体与非粘性固相颗粒分别采用连续介质理论描述和拉格朗日的观点来进行描述，固液两相之间用相间作用力耦合。其中对液相的计算采用非恒定流动条件下的圣维南方程组进行模拟，通过GVF模型的概念对圣维南方程组进行改进，并根据GVF模型应力应变关系推导出液相速度分布从而实现对液相的近似求解，由于GVF模型本身在应用中适用范围很广泛，因此相应的也大大增加了模型的适用范围。而固相则采用拉格朗日的观点，计算过程中，为避免由于进行颗粒碰撞判断而带来的巨大运算量，文中采用蒙特卡罗直接模拟(DSMC)的方法来模拟碰撞过程，从物理上来直接模拟颗粒之间的碰撞，因而不需要复杂的数值求解，颗粒之间的碰撞采用随机方式确定。模型计算所获得的颗粒微观信息经过统计，我们便可以得到固相颗粒运动的宏观特性。
计算结果表明，固液两相流中颗粒的运动特征受到颗粒平均体积浓度、输运距离以及粒径影响。颗粒体积浓度越大，随着时间推移，颗粒越具有向流场中部汇集的趋势，同时颗粒体积浓度越小，颗粒运动的统计特征越容易受到流动的非恒定性的影响；颗粒输运的距离在很大程度上影响着颗粒的宏观运动特征。随着输运距离的增加，中部颗粒浓度逐渐趋向于增加。颗粒直径的大小决定了不同克里的分选特征。粒径越大，颗粒向上运动的趋势越明显。这种分选随着输运距离的增加，发展愈加充分。
本研究得到了国家自然科学基金(批准号49625101)的资助。
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