2003年外文翻译---管道流动中液固两相流的数值模拟（译文）

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1、中文 6200字 文献出处： Ling J, Skudarnov P V, Lin C X, et al. Numerical investigations of liquidsolid slurry flows in a fully developed turbulent flow regionJ. International Journal of Heat & Fluid Flow, 2003, 24(3):389-398. 本科毕业设计（论文）外文翻译译文 学生姓名 ： 院（系）： 机械工程学院 专业班级 ： 指导教师 ： 完成日期 ： 201 年 月 日 管道流动中液固两相流的数值模拟

2、 Numerical investigations of liquidsolid slurry flows in a fully developed turbulent flow region 作者： J. Ling, P.V. Skudarnov, C.X. Lin, M.A. Ebadian 起止页码： 389-398 出版日期（期刊号）： 24 (2003) 出版单位： International Journal of Heat and Fluid Flow 摘 要： 在本文中，采用简化的三维代数滑移混合（ ASM）模型来获得砂 水煤浆流的数值解。为了在充分发展的湍流中，研究获得较为精确

3、的数值解，在 ASM模型中选用 RNG k-湍流模型。用非结构化（结构化）的非均匀 网格离散整个计算域，用控制体积有限差分法求解控制方程。从数值解得到的平均压力梯度与作者在公开文献中的实验数据进行比较，发现在良好吻合时，浆料的平均速度高于相应的临界沉积速度。此外，数值研究显示了一些在充分发展段的重要流动特性，如体积分数分布，泥浆密度，滑动速度的大小，平均流速分布和浆料平均皮肤摩擦系数分布，这些从未在实验中显示。 关键字 ：颗粒流；多相流；数值分析；浆流；湍流 1 简介 浆体管道输送是各行业运输的一种流行模式。它有几个优点，如污染小和相对较低的操作和维护成本。在一般情况下，泥浆运输分为三个 主要

4、的流动模式：（ 1）伪均质流（或均质流）和非均匀流；（ 2）异构和滑床的流动（或移动床流动），和（ 3）突变和固定床流动。伪均质流是流体在一个非常高的速度并且固体颗粒分布几乎均匀地在管截面的一种浆体流态的泥浆流。用泥浆流量下降，非均匀流动模式出现在垂直于管轴方向的浓度梯度，更多的颗粒在管道横截面的下部输送，如绝大多数的实际应用。当泥浆流量进一步减小，固体颗粒积聚在管道的底部并形成移动床层，而管道横截面上部分仍然是非均匀混合物。当泥浆流量太低，暂停所有的固体颗粒，可以观察到在管截面的底部固定床层。这是跳跃和固定 床流动。与固定床层的形成有关的浆体的速度称为临界沉降速度。管道运输的操作过程中，浆体

5、管道床层是不稳定和危险的。它可能提高管道的磨损和堵塞或管道堵塞的原因。因此，应在与管道输送系统的设计和操作中避免。 浆流的流动是非常复杂的。在关于泥浆运输研究的公开文献调查中，发现多数研究是在实验室中测定泥浆流的压力梯度与临界沉降速度。 Doron等人和 Doron、 Barnea提出了两层和三层模型的浆流， Wilson和 Pugh提出了异构浆流的色散力模型，但这些模型是基于单种煤浆流量与无法确定泥浆密度和体积分数分布与液体和固体颗 粒之间的滑动速度。 Nassehi和 Khan假想 了一种确定双层浆流层之间的滑移特性的数值法，但没有和实验结果以及报告中的数值解进行比较。在本文中，简化的两相

6、流代数滑移混合（ ASM）模型被用来确定砂水煤浆流的数值解。控制体积有限差分法（ CVFDM）是用来解决方程，非结构化（结构化）的非均匀网格用来离散整个计算域。数值结果显示了一些在充分发展段重要的液固浆流的流动特性，如体积分数分布，泥浆密度，滑动速度的大小，平均流速分布和浆料平均皮肤摩擦系数分布，这些从未在实验中显示。 2 计算模型 2.1 控制方程 ASM 模型通过求解混合相的动量方程和连续方程，次要相的体积分数方程，以及相对速度（滑移速度）的代数表达式可以模拟两相流（流体或颗粒）。 ASM 假定相之间在足够短的空间保持局部平衡。这个假设需要分散相（颗粒）迅速加速到终端速度。因此，该系统的典型尺寸应比加速度的特征长度更长。在颗粒直径为 41*10 米和密度为 3300kg/m的水分中加速度的特征长度