Изучение процессов дополнительной генерации турбулентности в двухфазных потоках с крупными частицами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Продемонстрирована принципиальная возможность изучения процесса дополнительной генерации турбулентности в потоках с крупными частицами в рамках модели, основанной на системе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS). Выполнены расчеты дополнительной генерации турбулентности в восходящем воздушном потоке с крупными частицами. Проведено сравнение результатов расчета с имеющимися экспериментальными данными с учетом реальных (истинных) значений массовой концентрации частиц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Вараксин

Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: varaksin_a@mail.ru
Россия, г. Москва

А. А. Мочалов

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: varaksin_a@mail.ru
Россия, г. Москва

Н. В. Кукшинов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: varaksin_a@mail.ru
Россия, г. Москва

Список литературы

  1. Вараксин А.Ю. Воздушные и огненные концентрированные вихри: физическое моделирование (обзор) // ТВТ. 2016. Т. 54. № 3. С. 430.
  2. Вараксин А.Ю. Воздушные торнадоподобные вихри: математическое моделирование // ТВТ. 2017. Т. 55. № 2. С. 291.
  3. Вараксин А.Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований (обзор) // ТВТ. 2020. Т. 58. № 4. С. 646.
  4. Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 926.
  5. Eaton J.K. Two-way Coupled Turbulence Simulations of Gas-particle Flows Using Point-Particle Tracking // Int. J. Multiphase Flow. 2009. V. 35. P. 792.
  6. Kuerten J.G.M. Point-particle DNS and LES of Particle-laden Turbulent Flow – A State-of-the-Art Review // Flow Turbul. Combust. 2016. V. 97. P. 689.
  7. Elghobashi S. Direct Numerical Simulation of Turbulent Flows Laden with Droplets of Bubbles // Annu. Rev. Fluid Mech. 2019. V. 51. P. 217.
  8. Varaksin A.Yu., Ryzhkov S.V. Vortex Flows with Particles and Droplets (A Review) // Symmetry. 2022. V. 14. P. 2016.
  9. Varaksin A.Y., Ryzhkov S.V. Mathematical Modeling of Gas-solid Two-phase Flows: Problems, Achievements and Perspectives (A Review) // Mathematics. 2023. V. 11. P. 3290.
  10. Пахомов М.А., Терехов В.И. Влияние испарения капель на турбулентность газа и теплообмен при течении двухфазного потока за внезапным расширением трубы // ТВТ. 2016. Т. 54. № 3. С. 352.
  11. P akhomov M.A., Terekhov V.I. The Effect of Droplets Thermophysical Properties on Turbulent Heat Transfer in a Swirling Separated Mist Flow // Int. J. Thermal Sci. 2020. V. 149. P. 106180.
  12. Pakhomov M.A. RANS Simulation of Heat Transfer in a Mist Turbulent Flow over an Obstacle // Int. J. Thermal Sci. 2024. V. 199. P. 108913.
  13. Tiwary S.S., Pal E., Bale S., Minocha N., Patwardhan A.W., Nandakumar K., Joshi J.B. Flow Past a Single Stationary Sphere. 1. Experimental and Numerical Techniques // Powder Technol. 2020. V. 365. P. 115.
  14. Tiwary S.S., Pal E., Bale S., Minocha N., Patwardhan A.W., Nandakumar K., Joshi J.B. Flow Past a Single Stationary Sphere. 2. Regime Mapping and Effect of External Disturbances // Powder Technol. 2020. V. 365. P. 215.
  15. Bagchi P., Balachandar S. Response of the Wake of an Isolated Particle to an Isotropic Turbulent Flow // J. Fluid Mech. 2004. V. 518. P. 95.
  16. Wu J.-S., Faeth G.M. Sphere Wakes at Moderate Reynolds Numbers in a Turbulent Environment // AIAA J. 1994. V. 32. P. 535.
  17. Wu J.-S., Faeth G.M. Effect of Ambient Turbulence Intensity on Sphere Wakes at Intermediate Reynolds Numbers // AIAA J. 1994. V. 33. P. 171.
  18. Gai G.D., Hadjadj A., Kudriakov S., Thomine O. Particles-induced Turbulence: A Critical Review of Physical Concepts, Numerical Modelings, and Experimental Investigations // Theor. Appl. Mech. Lett. 2020. V. 10. P. 241.
  19. Leskovec M., Lundell F., Innings F. Pipe Flow with Large Particles and Their Impact on the Transition to Turbulence // Phys. Rev. Fluids. 2020. V. 5. P. 112301.
  20. Singh S., Potherat A., Pringle C.C.T., Bates I.R.J., Holdsworth M. Simultaneous Eulerian-Lagrangian Velocity Measurements of Particulate Pipe Flow in Transitional Regime // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. P. 095110.
  21. Hogendoorn W., Chandra B., Poelma C. Suspension Dynamics in Transitional Pipe Flow // Phys. Rev. Fluids. 2021. V. 6. P. 064301.
  22. Tsuji Y., Morikawa Y., Shiomi H. LDV Measurements of an Air-solid Two-phase Flow in a Vertical Pipe // J. Fluid Mech. 1984. V. 139. P. 417.
  23. Зайчик Л.И., Вараксин А.Ю. Влияние следа за крупными частицами на интенсивность турбулентности несущего потока // ТВТ. 1999. Т. 37. № 4. С. 683.
  24. Вараксин А.Ю., Мочалов А.А., Желебовский А.А. Характеристики течения в следе за крупной движущейся частицей // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 701.
  25. Yu Z.S., Xia Y., Guo Y., Lin J.Z. Modulation of Turbulence Intensity by Heavy Finite-size Particles in Upward Channel Flow // J. Fluid Mech. 2021. V. 913. P. A3.
  26. Yang B., Peng C., Wang G.C., Wang L.P. A Direct Numerical Simulation Study of Flow Modulation and Turbulent Sedimentation in Particle-laden Downward Channel Flows // Phys. Fluids. 2021. V. 33. P. 093306.
  27. Menter F.R. Two-equation Eddy-viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA J. 1994. V. 32. P. 1598.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема движения частиц в восходящем турбулентном потоке в трубе.

Скачать (8KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поле кинетической энергии турбулентности k (м 2 /с 2 ).

Скачать (12KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение энергии турбулентности k по длине канала: 1 – начальный участок с повышенной k , 2 – рост k за отдельными частицами, 3 – «квазистационарное» однофазное течение.

Скачать (18KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024