基于大规模直接数值模拟的气固流动统计性质研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 符号说明 | 第15-18页 |
| 第1章 引言 | 第18-38页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第18-20页 |
| 1.2 介尺度结构的研究手段 | 第20-24页 |
| 1.2.1 实验测量 | 第20-21页 |
| 1.2.2 数值模拟 | 第21-24页 |
| 1.3 介尺度结构的识别 | 第24-25页 |
| 1.4 颗粒流体系统的颗粒脉动 | 第25-28页 |
| 1.4.1 颗粒脉动速度分布 | 第25-27页 |
| 1.4.2 气固流动的颗粒温度 | 第27-28页 |
| 1.5 气固相间作用力 | 第28-36页 |
| 1.5.1 传统均匀曳力模型与非均匀曳力模型 | 第29-31页 |
| 1.5.2 基于DNS的曳力研究 | 第31-36页 |
| 1.6 本论文主要研究内容 | 第36-38页 |
| 第2章 解析颗粒的直接数值模拟算法及分析 | 第38-60页 |
| 2.1 数值模拟方法 | 第38-46页 |
| 2.1.1 流体运动的计算 | 第38-40页 |
| 2.1.2 颗粒运动的计算 | 第40-41页 |
| 2.1.3 流固耦合处理 | 第41-43页 |
| 2.1.4 在GPU上实现DNS算法 | 第43-46页 |
| 2.2 气固流动算例设置 | 第46-47页 |
| 2.3 网格无关性分析 | 第47-49页 |
| 2.4 时间序列相关性分析 | 第49-53页 |
| 2.4.1 外加力场的影响 | 第49-51页 |
| 2.4.2 模拟区域尺寸的影响 | 第51-53页 |
| 2.5 气固流动的动态演化 | 第53-58页 |
| 2.5.1 流场分布与颗粒分布 | 第53-56页 |
| 2.5.2 动力学物理量的时间演化 | 第56-58页 |
| 2.6 本章小结 | 第58-60页 |
| 第3章 气固流动的稀、密相划分 | 第60-82页 |
| 3.1 局部固相体积分数的计算 | 第60-62页 |
| 3.1.1 基于光滑粒子动力学法 | 第60-61页 |
| 3.1.2 基于Voronoi空间分割法 | 第61-62页 |
| 3.2 局部固相体积分数分布 | 第62-68页 |
| 3.2.1 SPH光滑作用半径的相关性分析 | 第62-64页 |
| 3.2.2 模拟区域的相关性分析 | 第64-66页 |
| 3.2.3 颗粒构型演化不同阶段的对比 | 第66-67页 |
| 3.2.4 分布函数拟合 | 第67-68页 |
| 3.3 稀、密相划分方法 | 第68-73页 |
| 3.3.1 局部浓度划分法 | 第68-69页 |
| 3.3.2 常规聚类分析法 | 第69-71页 |
| 3.3.3 基于Voronoi的聚类分析法 | 第71-73页 |
| 3.4 稀、密相划分的稳定性分析 | 第73-76页 |
| 3.4.1 局部浓度划分法 | 第73-75页 |
| 3.4.2 基于Voronoi的聚类分析法 | 第75-76页 |
| 3.5 稀、密相划分的标准评价 | 第76-80页 |
| 3.6 本章小结 | 第80-82页 |
| 第4章 非均匀结构对颗粒统计性质的影响 | 第82-102页 |
| 4.1 常规颗粒脉动速度与颗粒温度的定义 | 第82-84页 |
| 4.2 颗粒动力学的尺度依赖性 | 第84-92页 |
| 4.2.1 颗粒脉动速度的尺度依赖性 | 第84-87页 |
| 4.2.2 颗粒温度的尺度依赖性 | 第87-92页 |
| 4.3 对比理想气体分子动理论 | 第92-94页 |
| 4.3.1 颗粒脉动速率 | 第92-93页 |
| 4.3.2 颗粒脉动速度分布的偏度值与峰度值 | 第93-94页 |
| 4.4 气固流动的颗粒脉动速度分布函数 | 第94-100页 |
| 4.4.1 分布函数的构建与拟合 | 第95-96页 |
| 4.4.2 分布函数的机理阐述 | 第96-97页 |
| 4.4.3 分布函数的适用性验证 | 第97-100页 |
| 4.5 本章小结 | 第100-102页 |
| 第5章 非均匀结构对气固相间作用力的影响 | 第102-120页 |
| 5.1 局部平均无量纲曳力的统计计算 | 第102-104页 |
| 5.2 局部平均曳力的尺度依赖性 | 第104-109页 |
| 5.2.1 模拟区域尺寸 | 第104-106页 |
| 5.2.2 统计区域尺寸 | 第106-109页 |
| 5.3 静态非均匀结构对无量纲曳力的影响 | 第109-112页 |
| 5.4 局部平均曳力关联式 | 第112-118页 |
| 5.4.1 关联分析 | 第112-114页 |
| 5.4.2 关联式的拟合 | 第114-116页 |
| 5.4.3 关联式的验证 | 第116-118页 |
| 5.5 本章小结 | 第118-120页 |
| 第6章 结论与展望 | 第120-124页 |
| 6.1 主要结论 | 第120-121页 |
| 6.2 本论文的创新点 | 第121页 |
| 6.3 研究展望 | 第121-124页 |
| 参考文献 | 第124-136页 |
| 附录A 基于DNS的曳力研究 | 第136-140页 |
| 附录B 基于DNS的曳力公式 | 第140-146页 |
| 附录C 基于静态颗粒系统DNS的曳力关联式对比 | 第146-148页 |
| 致谢 | 第148-150页 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 | 第150页 |
