Изучение процессов дополнительной генерации турбулентности в двухфазных потоках с крупными частицами

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Продемонстрирована принципиальная возможность изучения процесса дополнительной генерации турбулентности в потоках с крупными частицами в рамках модели, основанной на системе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS). Выполнены расчеты дополнительной генерации турбулентности в восходящем воздушном потоке с крупными частицами. Проведено сравнение результатов расчета с имеющимися экспериментальными данными с учетом реальных (истинных) значений массовой концентрации частиц.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Ю. Вараксин

Объединенный институт высоких температур РАН

Author for correspondence.
Email: varaksin_a@mail.ru
Russian Federation, г. Москва

А. А. Мочалов

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: varaksin_a@mail.ru
Russian Federation, г. Москва

Н. В. Кукшинов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: varaksin_a@mail.ru
Russian Federation, г. Москва

References

  1. Вараксин А.Ю. Воздушные и огненные концентрированные вихри: физическое моделирование (обзор) // ТВТ. 2016. Т. 54. № 3. С. 430.
  2. Вараксин А.Ю. Воздушные торнадоподобные вихри: математическое моделирование // ТВТ. 2017. Т. 55. № 2. С. 291.
  3. Вараксин А.Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований (обзор) // ТВТ. 2020. Т. 58. № 4. С. 646.
  4. Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 926.
  5. Eaton J.K. Two-way Coupled Turbulence Simulations of Gas-particle Flows Using Point-Particle Tracking // Int. J. Multiphase Flow. 2009. V. 35. P. 792.
  6. Kuerten J.G.M. Point-particle DNS and LES of Particle-laden Turbulent Flow – A State-of-the-Art Review // Flow Turbul. Combust. 2016. V. 97. P. 689.
  7. Elghobashi S. Direct Numerical Simulation of Turbulent Flows Laden with Droplets of Bubbles // Annu. Rev. Fluid Mech. 2019. V. 51. P. 217.
  8. Varaksin A.Yu., Ryzhkov S.V. Vortex Flows with Particles and Droplets (A Review) // Symmetry. 2022. V. 14. P. 2016.
  9. Varaksin A.Y., Ryzhkov S.V. Mathematical Modeling of Gas-solid Two-phase Flows: Problems, Achievements and Perspectives (A Review) // Mathematics. 2023. V. 11. P. 3290.
  10. Пахомов М.А., Терехов В.И. Влияние испарения капель на турбулентность газа и теплообмен при течении двухфазного потока за внезапным расширением трубы // ТВТ. 2016. Т. 54. № 3. С. 352.
  11. P akhomov M.A., Terekhov V.I. The Effect of Droplets Thermophysical Properties on Turbulent Heat Transfer in a Swirling Separated Mist Flow // Int. J. Thermal Sci. 2020. V. 149. P. 106180.
  12. Pakhomov M.A. RANS Simulation of Heat Transfer in a Mist Turbulent Flow over an Obstacle // Int. J. Thermal Sci. 2024. V. 199. P. 108913.
  13. Tiwary S.S., Pal E., Bale S., Minocha N., Patwardhan A.W., Nandakumar K., Joshi J.B. Flow Past a Single Stationary Sphere. 1. Experimental and Numerical Techniques // Powder Technol. 2020. V. 365. P. 115.
  14. Tiwary S.S., Pal E., Bale S., Minocha N., Patwardhan A.W., Nandakumar K., Joshi J.B. Flow Past a Single Stationary Sphere. 2. Regime Mapping and Effect of External Disturbances // Powder Technol. 2020. V. 365. P. 215.
  15. Bagchi P., Balachandar S. Response of the Wake of an Isolated Particle to an Isotropic Turbulent Flow // J. Fluid Mech. 2004. V. 518. P. 95.
  16. Wu J.-S., Faeth G.M. Sphere Wakes at Moderate Reynolds Numbers in a Turbulent Environment // AIAA J. 1994. V. 32. P. 535.
  17. Wu J.-S., Faeth G.M. Effect of Ambient Turbulence Intensity on Sphere Wakes at Intermediate Reynolds Numbers // AIAA J. 1994. V. 33. P. 171.
  18. Gai G.D., Hadjadj A., Kudriakov S., Thomine O. Particles-induced Turbulence: A Critical Review of Physical Concepts, Numerical Modelings, and Experimental Investigations // Theor. Appl. Mech. Lett. 2020. V. 10. P. 241.
  19. Leskovec M., Lundell F., Innings F. Pipe Flow with Large Particles and Their Impact on the Transition to Turbulence // Phys. Rev. Fluids. 2020. V. 5. P. 112301.
  20. Singh S., Potherat A., Pringle C.C.T., Bates I.R.J., Holdsworth M. Simultaneous Eulerian-Lagrangian Velocity Measurements of Particulate Pipe Flow in Transitional Regime // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. P. 095110.
  21. Hogendoorn W., Chandra B., Poelma C. Suspension Dynamics in Transitional Pipe Flow // Phys. Rev. Fluids. 2021. V. 6. P. 064301.
  22. Tsuji Y., Morikawa Y., Shiomi H. LDV Measurements of an Air-solid Two-phase Flow in a Vertical Pipe // J. Fluid Mech. 1984. V. 139. P. 417.
  23. Зайчик Л.И., Вараксин А.Ю. Влияние следа за крупными частицами на интенсивность турбулентности несущего потока // ТВТ. 1999. Т. 37. № 4. С. 683.
  24. Вараксин А.Ю., Мочалов А.А., Желебовский А.А. Характеристики течения в следе за крупной движущейся частицей // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 701.
  25. Yu Z.S., Xia Y., Guo Y., Lin J.Z. Modulation of Turbulence Intensity by Heavy Finite-size Particles in Upward Channel Flow // J. Fluid Mech. 2021. V. 913. P. A3.
  26. Yang B., Peng C., Wang G.C., Wang L.P. A Direct Numerical Simulation Study of Flow Modulation and Turbulent Sedimentation in Particle-laden Downward Channel Flows // Phys. Fluids. 2021. V. 33. P. 093306.
  27. Menter F.R. Two-equation Eddy-viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA J. 1994. V. 32. P. 1598.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of particle motion in an ascending turbulent flow in a pipe.

Download (8KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Field of turbulence kinetic energy k (m 2 /s 2 ).

Download (12KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distribution of turbulence energy k along the length of the channel: 1 – initial section with increased k , 2 – growth of k behind individual particles, 3 – “quasi-stationary” single-phase flow.

Download (18KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences