静电力对槽道湍流中热颗粒分布和相间能量输运的影响

作者：唐晓峰; 冯欢欢; 潘明; 董宇红^*

来源：力学学报, 2023, 55(06): 1217-1227.

• 静电力
• 颗粒聚集
• 稀疏两相湍流
• 直接数值模拟

颗粒-湍流两相流中的相间能量传递问题是学者们关注的重点之一,而静电力作用是影响颗粒-槽道湍流两相流中颗粒倾向性分布和相间能量输运的一个重要因素.文章对携带辐射加热带电颗粒的竖直槽道湍流两相流进行了数值研究,重点研究颗粒在槽道中的空间分布形态以及对空间分布对相间能量输运的影响.流体相采用基于欧拉观点的直接数值模拟,颗粒相采用拉格朗日点-粒追踪模型,考虑颗粒与流体之间的动量交换与热交换.通过对颗粒局部聚集特性、颗粒与流体速度相关性和两相间能量交换的分析,探究静电力作用下的颗粒运动和分布特点以及两相间动能和热交换的变化规律.研究结果表明,同种电荷颗粒之间互相排斥的静电力作用弱化了颗粒在近壁面处低速条带区的聚集现象,颗粒的空间分布更加均匀,且均匀性与颗粒所带的电荷量正相关.同时发现较强的静电力作用使位于近壁区的颗粒对流体的跟随性减弱,较之斯托克斯阻力,静电力所起的作用占主导地位.颗粒在空间上的均匀分布提高了流体的平均温度和速度,强化了槽道中间区域颗粒与流体之间的动能交换与热交换并减弱了壁面附近两相之间的动能交换与热交换.

• 单位
  上海市应用数学和力学研究所; 上海大学