颗粒惯性对标量混合的影响

摘要

在非均匀两相流场中,颗粒,标量场和速度场之间的内在作用机理对于改进和发展湍流多相流和燃烧模型都有重要的意义。本文采用直接数值模拟的方法研究了颗粒惯性对均匀各向同性湍流场中被动标量混合特性的影响,结果表明：对于Tp/Tk1的小颗粒,颗粒相的加入一方面增大了标量脉动在高波数上的能量,在模拟过程中,标量脉动强度与无颗粒算例相比高出约5％-15％,另一方面小颗粒的加入显著增强了流场中标量耗散的生成,增多了具有较强标量耗散的条带结构的数目,与无颗粒算例相比标量耗散率最大高出了25％；对于Tp/Tk1的大颗粒,颗粒相的加入在模拟过程的初期对标量脉动强度的影响尤为显著,与无颗粒算例相比低出了约15％,在中后期大颗粒的影响逐渐减弱,大颗粒减少了标量脉动在高波数上的能量,加快了标量脉动的衰减,同时,大颗粒减少了标量耗散条带状结构在空间上的生成,加快了标量耗散率的衰减；而对于Tp/Tk=1的临界颗粒,颗粒相的加入在初期对标量脉动的影响并不显著.