微细颗粒对不同Prandtl数两相湍流流动和传热特性的影响

摘要

通过直接数值模拟并结合Lagrange点-粒追踪方法描述流动和粒子运动,建立两相之间的动量与热量耦合模型,研究微颗粒-湍流在热环境下的相互作用,重点考察了粒径为124微米的重颗粒对不同Prandtl数湍流传热特性的影响.通过与单相槽道湍流直接数值模拟结果对比发现,在不同Prandtl数条件下,流-固两相湍流中沿法线方向分布的湍流平均温度、温度脉动强度及湍流热通量均有所减小,同时近壁区热传导边界层变窄;随着Prandtl数的增大,以上各湍流热统计量的变化率减小,说明颗粒对较大Prandtl数湍流温度场的调制作用相对较弱;此外,近壁区热统计量的渐近系数仍与Prandtl数的变化无关,但颗粒使得热统计量近壁区渐近系数减小.