多相流測量技術及模型化方法

第1章 概述
1.1 多相流的定義 1
1.2 多相流的分類 1
1.3 多相流的應用 2
1.4 多相流的測量技術 4
1.5 多相流的模型和模擬 5
參考文獻 6
第2章 光纖探頭技術
2.1 光纖探針的測量原理 7
2.2 光纖探針的結(jié)構(gòu)及其分類 7
2.3 雙探頭光纖探針 9
2.3.1 光纖探頭系統(tǒng)的組成 9
2.3.2 信號分析及算法 10
參考文獻 14
第3章 超聲多普勒測速儀(UDV)技術
3.1 UDV測速原理 15
3.2 非接觸式測量的壁面效應校正 17
3.3 液固體系固含率的測量 20
3.4 氣液體系液速和氣泡速度的測量 23
參考文獻 27
第4章 激光多普勒測速儀(LDV)技術
4.1 LDV測速原理 28
4.2 光學外差檢測系統(tǒng) 30
4.3 LDV在固液攪拌體系中的應用 32
4.4 LDV在氣液體系中的應用 36
參考文獻 37
第5章 粒子圖像測速儀(PIV)技術
5.1 PIV技術原理 38
5.2 粒子圖像處理方法 41
5.2.1 低顆粒濃度圖像處理方法 41
5.2.2 高顆粒濃度圖像處理方法 41
5.3 體視PIV技術(2D-3CPIV) 44
5.4 三維立體PIV技術(3D-3CPIV) 47
5.4.1 圖像捕集和粒子圖像重構(gòu) 48
5.4.2 粒子配對和速度場重構(gòu) 52
5.5 微PIV技術(micro-PIV) 54
5.5.1 micro-PIV測速原理 55
5.5.2 micro-PIV測速方法 55
5.5.3 micro-PIV圖像數(shù)據(jù)的預處理 55
5.5.4 micro-PIV的應用 56
參考文獻 58
第6章 激光誘導熒光(LIF)技術
6.1 LIF技術的測試原理 61
6.2 LIF技術的實現(xiàn)方式與主要設備 62
6.3 PLIF技術在濃度場測量中的應用 64
6.4 PLIF技術在漸擴固體表面上的液膜混合中的應用 65
6.5 PLIF技術在毫米通道的快速射流混合中的應用 72
6.6 PLIF技術在高黏度攪拌體系中的應用 79
6.7 反應流PLIF技術在毫米通道中的應用 84
6.8 攪拌釜內(nèi)的反應流動測量 91
6.9 三維LIF技術的應用 97
參考文獻 97
第7章 過程層析成像技術
7.1 過程層析成像技術簡介 100
7.2 適用于軸對稱兩相流的一維CT測試技術的研究應用 101
7.2.1 1D-XCT技術的算法原理及程序?qū)崿F(xiàn) 103
7.2.2 1D-XCT技術的測試效果及評價 105
7.3 多相流快速XCT測試技術的研究應用 108
7.3.1 GA-XCT技術的算法原理及程序?qū)崿F(xiàn) 109
7.3.2 GA-XCT技術的數(shù)值仿真驗證 112
7.3.3 GA-XCT技術的靜態(tài)實驗驗證 115
7.4 ECT技術在多相流場測量中的研究應用 118
7.4.1 ECT技術的測量原理及主要研究進展 118
7.4.2 ECT技術的實際應用及主要挑戰(zhàn) 119
參考文獻 119
第8章 氣液體系的雙流體模型
8.1 流動模型的兩種描述方法 124
8.2 雙流體模型 125
8.3 相間作用力 126
8.4 湍流模型 128
8.4.1 標準k-ε 模型及其修正 128
8.4.2 RNGk-ε 模型 130
8.4.3 Realizablek-ε 模型 131
8.4.4 RSM 模型 131
8.5 雙流體模型的數(shù)值解法 132
參考文獻 133
第9章 CFD-PBM 耦合模型
9.1 CFD-PBM 耦合模型描述 136
9.1.1 雙流體模型基本方程 137
9.1.2 群體平衡方程 137
9.1.3 相間作用力 138
9.1.4 湍流模型 139
9.2 群體平衡模型 139
9.3 PBM 求解方法 141
9.4 氣泡聚并模型 143
9.4.1 由湍流渦體引起的聚并 144
9.4.2 由氣泡尾渦作用引起的聚并 146
9.4.3 由氣泡上升速度差引起的聚并 147
9.5 氣泡破碎模型 147
9.5.1 由湍流渦體碰撞引起的破碎 150
9.5.2 大氣泡由于表面不穩(wěn)定引起的破碎 155
9.6 其他氣泡聚并和破碎模型 155
9.6.1 Prince和Blanch的模型 155
9.6.2 Luo和Svendsen模型 156
9.6.3 Lehr模型 157
9.7 計算結(jié)果與討論 157
9.7.1 氣泡破碎速率 157
9.7.2 子氣泡大小分布 158
9.7.3 氣泡大小分布 160
9.7.4 流區(qū)轉(zhuǎn)變 162
9.7.5 CFD-PBM 耦合模型計算結(jié)果 165
9.8 小結(jié) 172
參考文獻 172
第10章 氣固體系的雙流體模型
10.1 氣固體系雙流體模型的建立 175
10.2 顆粒相動量方程的封閉 176
10.2.1 顆粒相黏度 176
10.2.2 顆粒相壓力 177
10.3 顆粒動力學理論模型及研究進展 177
10.3.1 基于顆粒動力學理論的氣粒雙流體模型 178
10.3.2 層流氣相-層流顆粒相 179
10.3.3 湍流氣相-層流顆粒相 180
10.3.4 湍流(層流)氣相-湍流顆粒相 180
10.4 k-ε-kp-Θ 氣粒湍流雙流體模型 181
10.5 k-ε-kp-εp-Θ 氣粒雙流體模型 183
10.6 垂直氣固兩相流的模型預測 185
10.6.1 下行床氣固兩相流動的模型預測 185
10.6.2 提升管中氣固兩相流動的模型預測 187
參考文獻 190
第11章 CFD-DEM 模型
11.1 DEM 原理及其應用 192
11.2 CFD-DEM 耦合方法及其在多相流領域的應用 210
參考文獻 224
第12章 格子玻爾茲曼方法
12.1 格子玻爾茲曼方法原理 230
12.2 多相和多組分流體的格子玻爾茲曼方法 233
12.3 格子玻爾茲曼方法的邊界處理 234
12.4 LBM 在氣液體系的應用 236
12.4.1 格子玻爾茲曼擬勢能模型 237
12.4.2 基于擬勢能模型的氣泡模擬 238
12.4.3 狀態(tài)方程對密度比的影響 241
12.4.4 狀態(tài)方程對偽速度的影響 243
12.4.5 單(多)組分擬勢能模型 244
12.4.6 氣泡行為模擬 245
12.4.7 基于LBM 的氣液雙流體模型 252
12.4.8 小結(jié) 257
12.5 LBM 在液液體系的應用 258
12.5.1 不互溶體系析出模擬 258
12.5.2 瞬間初始線源一維擴散 258
12.5.3 微通道內(nèi)液滴行為的研究 259
12.5.4 微液滴內(nèi)部混合行為的研究 260
參考文獻 261
第13章 CFD 耦合基元反應動力學模擬
13.1 CFD耦合基元反應動力學模擬的基本原理 266
13.2 CFD耦合基元反應動力學模擬的實現(xiàn) 267
13.2.1 CFD耦合基元反應動力學模型的建立 267
13.2.2 CFD耦合基元反應動力學模型的求解 271
13.3 CFD耦合基元反應動力學模擬的應用 274
參考文獻 288
索引 289