發(fā)布時(shí)間：2024-06-07 18:33

　　顆粒懸浮流廣泛存在于自然界和工業(yè)過(guò)程中。本文采用數(shù)值方法,對(duì)牛頓和非牛頓流體中顆粒的動(dòng)力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)學(xué)行為做了三個(gè)方面的研究工作。第一個(gè)方面包括兩個(gè)小的研究點(diǎn)。其一是提出了 一種結(jié)合格子Boltzmann-浸沒(méi)邊界法和奇點(diǎn)分布法的簡(jiǎn)單自驅(qū)動(dòng)模型。主要研究了該模型在二維槽道牛頓流體中平移和旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)整個(gè)流場(chǎng)速度分布的影響。發(fā)現(xiàn)了自驅(qū)動(dòng)顆粒誘導(dǎo)的流場(chǎng)速度分布偏離麥克斯韋分布,其運(yùn)動(dòng)速度強(qiáng)烈依賴于奇點(diǎn)的布置位置。其二是研究了牛頓流體中單個(gè)旋子與被動(dòng)顆粒在兩種典型Reynolds數(shù)下方腔內(nèi)的水動(dòng)力相互作用。結(jié)果表明,兩粒子系統(tǒng)中被動(dòng)顆粒與旋子的相對(duì)位置在較低Reynolds數(shù)下呈現(xiàn)出周期性振蕩,且被動(dòng)顆粒逐漸遠(yuǎn)離旋子,被動(dòng)顆粒的振蕩幅度和頻率與這兩者的相對(duì)位置以及旋子的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率有關(guān)。而三粒子系統(tǒng)在較低的Reynolds數(shù)下除了微小的振蕩外還存在較大的振蕩周期,在相對(duì)較高Reynolds數(shù)下較大振蕩周期則消失。被動(dòng)顆粒的夾角在兩種典型Reynolds數(shù)下表現(xiàn)出不同的變化特征,在較低Reynolds數(shù)下夾角的變化與兩個(gè)粒子的初始位置有關(guān),而在較高Reynolds數(shù)下夾角最終趨于常數(shù)。第二個(gè)方面是利用...

【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２扁纖毛蟲(chóng)羈的纖毛和節(jié)奏波膜（ａ）示意圖，（ｂ）俯視，１?（Ｓｌｅｉｇｈ，?１９６２）??

纖毛拍動(dòng)的方向和波傳播的方向一致）的微生物建模成立，他們將該模型的物形??設(shè)定為球形，一方面是由于球形便于計(jì)算，另一方面也由于低Ｒｅｙｎｏｌｄｓ數(shù)下物??形對(duì)其水動(dòng)力特性的影響并不十分顯著。圖１．２為扁纖毛蟲(chóng)覊的纖毛和節(jié)奏波示??意Ｓ。下面進(jìn)行Ｓｑｕｉｒｍｅｒ游動(dòng)模型的數(shù)學(xué)表ｉｔ....

圖２．２固體邊界和流體點(diǎn)的插ｚ直過(guò)程（灰色區(qū)域表示固體內(nèi)部，坐標(biāo)的單位等??

?（２．２１）??Ａｔ??式中Ｕｒｆ（ｒ，〇根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)規(guī)則求得。如圖２．１所示，在點(diǎn)Ｘｉ處，Ｕｒｆ（Ｘ＊，?〇等于??剛體的平動(dòng)速度加上轉(zhuǎn)動(dòng)速度。ｉｒ（ｘ６，?〇為由邊界周圍流體速度插值出來(lái)的＆??處的速度，由下式求得：??Ｕ＊（Ｘｂ，〇?＝?Ｘ＾（Ｘｆ?－Ｘｂ）?？＊（Ｘｆ?....

圖２．５周期性邊界條件??

對(duì)于某個(gè)方向無(wú)窮大的流動(dòng)，有時(shí)要用到周期性邊界條件。在ＬＢＭ中也類??似，假定流體粒子從一個(gè)出口邊界離開(kāi)流場(chǎng)時(shí)，在下一時(shí)間步就從另一側(cè)進(jìn)口邊??界重新進(jìn)入流場(chǎng)。如圖２．５所示，模擬流場(chǎng)區(qū)域?qū)嶋H的流場(chǎng)節(jié)點(diǎn)為ｘ＝ｌ？１￣？，??在上下左右邊界都往外延伸了一個(gè)虛擬的網(wǎng)格間距，周期性邊界....

圖３．?ｉ單個(gè)旋子在槽道中產(chǎn)生的流線和Ｓｔｏｋｅｓ單元??

第３草牛頓流體中自驅(qū)動(dòng)顆粒的動(dòng)力學(xué)特性??子以恒定角速度Ｇ在二維槽道牛頓不可壓縮流體中旋轉(zhuǎn)，并與已有計(jì)算結(jié)杲倣??了比較。如圖３．１所示，流向采用周期性邊界條件，槽高＿ｙＳ８ｔｙＡ－（ｚｌｘ是格子寬??度），顆粒半徑穴為２０」ｘ。很明昆，在低Ｒｅｙｎｏｌｄｓ數(shù)流動(dòng)時(shí)，如果旋子位于....

本文編號(hào)：3990929