圆柱状粒子两相湍流场粒子扩散的研究

建立湍流场中的圆柱状粒子在受到Stokes阻力、重力、浮力、附加质量力等力时的方程；导出用流场脉动速度表示的粒子脉动速度和脉动角速度；建立粒子脉动线位移关联函数和角位移关联函数与流场脉动速度关联函数的关系；根据粒子扩散和位移的联系，推出粒子位移扩散系数和旋转扩散系数。研究粒子对流场脉动速度的影响，为此推导含圆柱状粒子影响的流体脉动速度方程；建立求解圆柱状粒子两相湍流场的双向耦合方法；用由此得到的流场脉动速度求解粒子的扩散系数；然后代入粒子分布函数方程求解粒子的运动。将以上理论和方法用于圆管、槽道和圆射流场，求解得到粒子的位置和取向分布以及流场的湍动特性；进行管流、槽流和圆射流的相关实验，以验证理论和方法的合理性与有效性。该研究成果能加深对圆柱状粒子两相湍流的认识，为工程应用提供指导性结论，使我国在圆柱状粒子两相湍流的研究方面跻身国际先进行列。