差異旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中慣性力作用的數(shù)值模擬.pdf

1、本文根據(jù)物理模型試驗(yàn)建立適宜的數(shù)學(xué)模型，對旋轉(zhuǎn)圓筒液流、雙筒同心液流內(nèi)固體單顆粒運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值模型。使用GAMBIT13.0建立二維模型，運(yùn)用流體力學(xué)計(jì)算軟件ANSYSFLUENT建立數(shù)學(xué)模型，采用DPM離散相模型捕獲單顆粒的運(yùn)動軌跡，計(jì)算出顆粒在不同位置的速度，分析單顆粒在旋轉(zhuǎn)水流體系中的運(yùn)動特性和受力規(guī)律。得到以下主要結(jié)論:
　　(1)研究單顆粒在圓筒旋轉(zhuǎn)液流中的運(yùn)動，通過各種模型對比分析，DPM較其他模型更為適于此類問題的研究

2、，開啟DPM模型，跟蹤單顆粒的運(yùn)動軌跡，并逐步保存各個(gè)時(shí)間單顆粒的速度參量。對泰勒渦胞試驗(yàn)中單顆粒的運(yùn)動特性進(jìn)行模擬時(shí)采用了滑移網(wǎng)格，增加了計(jì)算的精確性。
　　(2)運(yùn)用DPM模型對圓筒旋轉(zhuǎn)水流中單顆粒運(yùn)動特性進(jìn)行數(shù)值模擬，對單顆粒受力進(jìn)行分析可知旋轉(zhuǎn)體系中水流速度越大，單顆粒發(fā)生離心運(yùn)動趨勢越快越明顯。單顆粒在勻速旋轉(zhuǎn)圓筒旋轉(zhuǎn)水流中運(yùn)動時(shí)，單顆粒做離心運(yùn)動，轉(zhuǎn)速越大，離心力和差異旋轉(zhuǎn)慣性力越大，當(dāng)轉(zhuǎn)速為ω＞10r/min時(shí)，單顆

3、粒所受差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值均為F≥0.1×10-6N，離心力比差異旋轉(zhuǎn)慣性力大一個(gè)數(shù)量級;當(dāng)ω≤10r/min時(shí)，其所受差異旋轉(zhuǎn)慣性力F≤0.1×10-6N，離心力與差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上在同一個(gè)數(shù)量級。單顆粒在先勻速旋轉(zhuǎn)在靜止的圓筒旋轉(zhuǎn)水流中運(yùn)動時(shí)，當(dāng)圓筒先旋轉(zhuǎn)再靜止時(shí)，單顆粒做向心運(yùn)動，初始轉(zhuǎn)速為10r/min≤ω＜15.20r/min時(shí)，其所受離心力和差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上均為F≤10.1×10-6N，離心力與差異旋轉(zhuǎn)慣性力方向相

4、反，當(dāng)圓筒初始轉(zhuǎn)速ω≥15.20r/min時(shí)，差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上F≥1.0×10-6N，離心力比差異旋轉(zhuǎn)慣性力小一個(gè)數(shù)量級。
　　(3)運(yùn)用滑移網(wǎng)格在DPM模型中模擬同心雙筒旋轉(zhuǎn)水流中單顆粒的運(yùn)動，可以描述單顆粒在旋轉(zhuǎn)水流中的運(yùn)動情況。單顆粒在同心雙簡旋轉(zhuǎn)水流中運(yùn)動時(shí)，當(dāng)16r/min≤ω≤30r/min時(shí)，離心力與差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上在同一個(gè)數(shù)量級，在數(shù)值上差異旋轉(zhuǎn)慣性力均F≤1.0×10-6N，而當(dāng)ω≥30r/min時(shí)，

5、離心力比差異旋轉(zhuǎn)慣性力大一個(gè)數(shù)量級。當(dāng)單顆粒在同心雙簡旋轉(zhuǎn)水流先旋轉(zhuǎn)再靜止的情況下運(yùn)動時(shí)，單顆粒做向心運(yùn)動，內(nèi)筒初始轉(zhuǎn)速越大，離心力和差異旋轉(zhuǎn)慣性力越大，當(dāng)內(nèi)筒初始轉(zhuǎn)速ω≥30r/min時(shí)，其所受差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上均為F≥1.0×10-6N，離心力與差異旋轉(zhuǎn)慣性力在同一數(shù)量級，當(dāng)16r/min≤ω≤30r/min時(shí)，離心力比差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上小一個(gè)數(shù)量級，二者大小均為F≤1.0×10-6N。當(dāng)差異旋轉(zhuǎn)慣性力在數(shù)值上小于離心力且二