固液两相流中固体颗粒的垂直分选模型

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1、A辑第18卷第3期水动力学研究与进展Ser.A,Vol.18,No.32003年5月JOURNALOFHYDRODYNAMICSMay,2003文章编号:100024874(2003)0320349206X固液两相流中固体颗粒的垂直分选模型1,21,2倪晋仁,曲轶众(1.北京大学,北京100871;2.水沙科学教育部重点实验室,北京100871)摘要:在单个固相颗粒运动方程的基础上,进一步考虑了多颗粒条件下的颗粒之间的相互作用,并通过对液体流动特性的简化考虑,建立了固体颗粒在水流中运动的垂直分选模型。本文提出的颗粒分选模型建立在细致分析两相流运动过程中颗粒受力特点的基础上,有助于对两相流运动

2、和沉积的各个子过程进行深入的了解,可以模拟各种颗粒在固液两相流中的运动过程和最终状态,经过统计平均得出固相颗粒的运动和分选规律。关键词:固液两相流;固体颗粒;垂直分选;模型+中图分类号:S157,V211117文献标识码:AModelingofverticalsegregationofsolidparticlesinsediment2ladenflow1,21,2NIJin2ren,QUYi2zhong(1.DepartmentEnvironmentalEngineering,PekingUniversity,Beijing100871,China;2.TheKeyLaboratoryofW

3、aterandSedimentSciences,MinistryofEducation,Beijing100871,China)Abstract:Asimulationmodelforverticalsegregationofnon2cohesionalparticlesinsolid2liquidtwo2phaseflowisdevelopedbymeansoftheLagrangianmethodincorporatingacollisionalmodelfortheparticlephaseandtheEulerianmethodfortheliquidphase.Thetraject

4、oriesofparticlescanbesimulateddirectlybytheLagrangianmethodwiththeconsiderationofparticle2particleinteractionsandsimplificationofsomefluid2particleinteractions.Themodelcanbeusedfordescriptionofverticalsegregationofnon2uniformpar2ticlesthatwasreportedinsomejournalsinthefieldofgeo2science.Meanwhile,i

5、tishelpfultounderstandthemechanismofparticlemotionincomplicatedsediment2ladenflows.Themodelpresentedhereinisindirectlytestedbysomeexperimentalresultsundersim2plerconditionsandmoredataisstillneededfordetailedvalidation.Keywords:solid2liquidtwo2phaseflow;solidparticle;verticalsegregation;model1引言的不同,

6、而且还可能在一定条件下发生变化。伴随着这些变化,流体特性往往也发生变化并且导致相固液两相流中的固体颗粒性质和含量会有很大应的运动、沉积和颗粒分选结果。X收稿日期:2001204207基金项目:国家自然科学基金资助项目(49625101)作者简介:倪晋仁(1962～),男,山西人,教授,博士,博导。350水动力学研究与进展2003年第3期描述流体性质变化的传统模型包括宾汉体模体2颗粒间相对运动有关且其方向与相对运动方向[1]型、膨胀体模型、粘塑性流变模型、颗粒流模一致的阻力、附加质量力和Basset力,与流体2颗粒[2]型。近年来,固液两相流中颗粒的分选现象已经间相对运动有关且其方向垂直于相对

7、运动方向的升[3]成为一个新的热点问题。Savage等在将分子运力、Magnus力和Saffman力。对于多颗粒存在于水[4]动论引入颗粒流研究并对快速颗粒流和慢速高中的情形,除了液体对颗粒的作用之外,还必须考虑[5]浓度颗粒流的流动机理进行系统研究后,又探讨颗粒之间的相互作用、多颗粒的存在对液体流动特了颗粒大小不同时两组分混合颗粒流在明槽中的分性的影响及其它间接影响。固体颗粒的存在对流体[6][7]选现象。