近壁湍流和微颗粒的两相作用及减阻效应

doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2012.03.013

上海大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 18 ›› Issue (3): 282-287.doi: 10.3969/j.issn.1007-2861.2012.03.013

近壁湍流和微颗粒的两相作用及减阻效应

唐一敏,陈林烽,董宇红

(上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海 200072)

出版日期:2012-06-30 发布日期:2012-06-30
通讯作者: 董宇红（1968~）,女,研究员,博士,研究方向为湍流和多相流. E-mail:dongyh@staff.shu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(10972132)；上海市教委科研创新基金资助项目(09YZ03)；上海大学研究生创新基金资助项目(SHUCX102359)

Numerical Investigation of Particle Interaction with WallBounded Turbulence and Drag Reduction

TANG Yi-min,CHEN Lin-feng,DONG Yu-hong

(Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai University, Shanghai 200072, China)

Online:2012-06-30 Published:2012-06-30

摘要/Abstract

摘要： 为研究颗粒和近壁湍流的相互作用和流动阻力问题，采用点力双向耦合模型并结合Lagrange 粒子追踪法，对负载颗粒的槽道湍流进行直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS).同时，从含颗粒作用外力项的NavierStokes方程出发，推导颗粒加载湍流的阻力系数表达式.考察较低容积比下粒径小于Kolomogrov尺度的颗粒对湍流结构的调制以及湍流减阻现象，讨论颗粒尺度和数量等加载参数对阻力系数的影响，发现在本研究范围内的细微颗粒对湍流的调制以抑制作用为主，同时产生明显的减阻效应.

关键词: 颗粒, 双向耦合, 湍流调制, 直接数值模拟, 阻力系数

Abstract: This paper reports turbulence modulations and the accompanying drag reduction observed in direct numerical simulation (DNS) of particleladen channel flow. The pointforce twoway coupling model is applied to describe the interaction between the particle and the turbulence. Lagrangian tracking approach is used to describe the dynamics of particles, and derive a formula of drag coefficient from NavierStokes equations. Flow visualizations show that turbulence production can be suppressed by particles. Comparing the results of particleladen and unladen flows, the impact of the diameter and number of the particles on friction reduction are examined.

Key words: direct numerical simulation (DNS), drag coefficient, particles, turbulence modulation, twoway coupling

中图分类号:

O 351

唐一敏,陈林烽,董宇红. 近壁湍流和微颗粒的两相作用及减阻效应[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2012, 18(3): 282-287.

TANG Yi-min,CHEN Lin-feng,DONG Yu-hong. Numerical Investigation of Particle Interaction with WallBounded Turbulence and Drag Reduction[J]. Journal of Shanghai University（Natural Science Edition）, 2012, 18(3): 282-287.

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近壁湍流和微颗粒的两相作用及减阻效应

Numerical Investigation of Particle Interaction with WallBounded Turbulence and Drag Reduction

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