低浓度固液两相流的颗粒相动理学模型

循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展刘洪鹏;肖剑波;王敬斌;王擎【摘要】对循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展进行介绍,包括传统的欧拉双流体模型、基于颗粒动力学理论的双流体模型、基于拉格朗日坐标系下的颗粒轨道模型、能量最小多尺度模型和小室模型,并对上述模型的原理、发展和优缺点进行了描述.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2014(041)001【总页数】4页(P6-8,33)【关键词】循环流化床;气固两相流动;欧拉双流体;能量最小多尺度【作者】刘洪鹏;肖剑波;王敬斌;王擎【作者单位】油页岩综合利用教育部工程研究中心,东北电力大学能源与动力工程学院;华能应城热电有限责任公司;河北华热工程设计有限公司;油页岩综合利用教育部工程研究中心,东北电力大学能源与动力工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ051.1循环流化床以其燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低以及负荷调节范围大等优点在能源和化工领域得到广泛应用[1]。

因此，详细研究其炉内气固两相流动特性对循环流化床的发展具有重要意义,也有部分学者致力于研究气固流化床中的气泡行为[2]。

然而对于大型的工业化内循环流化床来说，进行详细的气固流动特性的试验研究是非常困难的，随着计算机性能的不断提高，基于计算流体力学的数值方法得到长足发展，并对循环流化床复杂多相流系统结构和运行的优化、大型化起到至关重要的作用[3]。

据此，许多学者针对循环流化床提出了许多数学模型。

根据对气固两相流离散相处理的不同，可分为双流体模型和颗粒轨道模型。

双流体模型是基于欧拉方法坐标系建立的，该模型将颗粒视为拟流体，认为颗粒与流体是互相渗透的连续介质；颗粒轨道模型是基于拉格朗日坐标系建立的，把流体作为连续介质，颗粒作为离散介质，在拉格朗日坐标系下研究颗粒的运动。

此外，近年来一些学者还在上述两种模型的基础上发展了小室模型和能量最小多尺度模型[4]。

1 双流体模型双流体模型主要包括连续流体模型、传统双流体模型和基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究近年来，固液两相流和颗粒流在许多工业领域中被越来越多地使用，是一种重要的热物理现象。

本文从固液两相流和颗粒流的运动理论及实验研究的角度出发，首先对固液两相流的本质概念进行简要总结，然后梳理固液两相流的运动规律，从宏观到微观，探究多种流体的运动机制，并讨论颗粒流的运动特性。

固液两相流是指存在两个可独立存在的,具有不同性质的相组成的流体,在对流量和力学环境下运动的一种物理现象。

从动力学角度来看，固液两相流被分为固体和液体两个不同的部分，它们分别受到不同的重力和粘性力的作用，具有不同的驱动力，形成的运动状态也不同。

例如，在重力下，具有质量和形状不同的固体颗粒会因为重力、粘性和空气阻力等因素而产生不同的运动轨迹。

此外，受重力作用，液体中悬浮的颗粒或气泡也会发生运动。

宏观角度观察固液两电流，可以把其分为湍流和非湍流两种状态。

从湍流出发，可以得到熵递减原理，颗粒在运动过程中，湍流驱动力会使其运动轨迹发生变化；从非湍流出发，推导出固液两相流的克服斯特林运动方程，运动状态受到温度、粘度和速度的影响。

在此基础上，可以建立宏观的固液两相流与颗粒流的运动模型，形成作用域，提出关于粒子流动的约束条件。

微观角度来观察固液两相流和颗粒流，主要是考察颗粒的表面活性和分布以及流体粘性和密度等因素对固液两相流运动的影响。

比如，液体介质中流动的固体颗粒表面活性会使整个流体受到表面力的作用，这会改变流体的结构，形成新的液体流动模式。

此外，液体中的颗粒的分布特性也影响着其流动状态，研究表明，颗粒的粒度和粒径等因素会影响到它们的悬浮状态、运动路径以及湍流性能。

最后，流体粘性影响着液体中固体颗粒的运动，当粘度系数增大时，颗粒会运动受阻，粒径较小的颗粒会遇到更大的阻力，使得它们的流动路径发生变化。

基于对固液两相流及颗粒流运动的理解，研究者利用实验室条件对其进行了大量的测试和实验研究，探究固液两相流的流动特性、粘度、湍流性能以及颗粒的分布、动力学性质等。

不同液固动量交换系数模型对颗粒流化行为数值模拟的适应性孙铭阳;于传兵;吕东;韦鲁滨【摘要】基于Euler-Euler法,采用包括Syamlal-O'Brien模型、Wen-Yu模型、Gidaspow模型、Gibilaro模型和Huilin-Gidaspow模型在内5个液固动量交换系数模型模拟粒径为0.25～0.35 mm石英砂颗粒流化过程.结合颗粒流化试验结果,对比不同液固动量交换系数模型预测的床层高度准确度.研究结果表明:Huilin-Gidaspow和Gidaspow模型准确度最高,其均方根误差都为5.01,Syamlal-O'Brien模型准确度最低,其均方根误差为47.14.Huilin-Gidaspow模型预测的颗粒相流态存在由中心向上,再由四周下降的循环流,与实际情况相符,而Gidaspow模型模拟结果不存在颗粒相循环流.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(050)001【总页数】8页(P1-8)【关键词】液固流化床;动量交换系数;Euler-Euler法;两相流;Huilin-Gidaspow模型【作者】孙铭阳;于传兵;吕东;韦鲁滨【作者单位】中国恩菲工程技术有限公司,北京,100038;中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京,100083;中国恩菲工程技术有限公司,北京,100038;中国恩菲工程技术有限公司,北京,100038;中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TD91由于其优异的混合、传质和传热特性，液固流态化技术已被广泛用于冶金、选矿、化工和环保行业[1-4]。

国内外学者针对液固流化床进行了大量研究，以揭示流化床内颗粒运动特点和床层膨胀等行为。

胡新辉等[5]对液固流化床内颗粒循环运动机理进行了研究，提出了液固流化床内流体和颗粒径向速度分布的数学模型，并认为颗粒循环运动由流体径向速度分布不均导致；DOROODCHI等[6]借助CFD研究了倾斜板对颗粒在液固分选流化床内流化行为的影响，并比较了CFD模型和理论模型的优劣；张锴等[7-8]改进了双流体模型，从而较全面地考虑了离散颗粒对液固两相动量的影响，并用该改进的模型对入口速度突变时液固流化床内固体颗粒时空分布特性进行了详细研究；沈志恒等[9]借助CFD对倒置液固流化床内颗粒速度、浓度和床层孔隙率等分布特性进行了模拟，发现倒置业液固流化床内存在中间向下两侧向上的颗粒运动规律；张卫义等[10]对液固流化床内颗粒最小流化速度进行了研究，提出了一个Ergun型最小流化速度模型，并与其他模型进行了对比，在其所列举的试验数据下，该模型的预测结果比Wen-Yu模型的优。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究随着流体力学与工程技术的发展，固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究也受到了广泛关注。

本研究旨在通过研究固液两相流与颗粒流的运动规律，以及该运动规律在工程应用中的应用，为深入理解固液两相流与颗粒流的运动机理提供理论支持。

一、固液两相流的运动机理固液两相流是由两种或多种相（固相和液相）组成的复杂流体系统，例如水和悬浮颗粒等。

固液两相流的运动机理主要受制于固相和液相的物理和化学性质，其运动行为受到流体流动、物理和化学作用的影响。

因此，在尺度上的运动规律拥有较大的变化，而且与尺度有关。

在宏观尺度上，固液两相流的运动机理主要受流体流动作用的影响，它的运动受到流体的静力、动力学和热力学三个层次的影响。

它由流体的压力梯度、粘度分布和外力作用所决定，同时受到流体温度与湿度等气象条件的影响。

在微观尺度上，固液两相流的运动受到物理和化学作用的影响，其物理作用主要有流体的内部变形、内部磨擦、液-固相间的表面张力以及液-固相间的多种相互作用等；其化学作用主要有液-固相间的溶质运移、化学反应等物理-化学过程。

二、颗粒流的运动机理颗粒流是由种类多样的颗粒组成的流体，这些颗粒的大小形状不同。

颗粒流的运动机理也是复杂的，受制于流体流动、物理和化学作用等多种因素的影响。

颗粒流的运动机理以流体流动为基础，由颗粒间的碰撞和相互作用以及颗粒与流体的相互作用的复合作用决定。

颗粒流的运动主要受到流体的压力分布、粘度分布、内部流速分布以及外力和激励力的影响。

颗粒流微观运动机理主要受到流体内部变形作用、颗粒间碰撞作用、颗粒间表面张力作用及溶质运移作用等多种物理和化学作用的影响，同时还受到气象条件的影响。

三、固液两相流与颗粒流的工程应用固液两相流与颗粒流的工程应用在实际工程中广泛存在，被广泛应用于冶金、陶瓷、石油、医药、化工、环境等行业的技术中。

固液两相流在化工工业中的应用十分广泛，常见的有气体-液体混合物的解离技术，比如油水分离；在陶瓷工业中，利用固液两相流技术可以研制出优质、高性能的陶瓷材料；在冶金工业中，固液两相流技术可以有效地把铁与煤粉混合物分离，从而获得高品位的铁粉；在石油工业中，固液两相流技术可以用来净化石油中的杂质；在环境保护中，固液两相流技术可以有效地去除水中的有害物质等。

两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。

两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。

引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。

离散相模型FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；←离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；←应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等；←颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic←Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。

通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”多相流模型FLUENT中提供的模型：VOF模型(Volume of Fluid Model)←混合模型(Mixture Model)←←欧拉模型(Eulerian Model)VOF模型(Volume of Fluid Model)← VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面；← VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。

固液两相流模型固液两相流模型是研究固体颗粒在液体中运动和传递的流体力学模型。

在工程领域中，固液两相流模型被广泛应用于颗粒输送、颗粒分离、颗粒沉降等过程的设计和优化。

本文将介绍固液两相流模型的基本原理、常用模型和应用领域。

固液两相流模型的基本原理是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本方程。

在固液两相流中，固体颗粒和液体之间存在着相互作用力，包括颗粒与颗粒之间的相互作用力和颗粒与液体之间的相互作用力。

这些相互作用力会影响颗粒的运动和传递过程。

在固液两相流模型中，常用的模型包括离散元模型（DEM）、多相流模型和颗粒流模型。

离散元模型是一种基于颗粒之间相互作用力的模型，通过追踪每个颗粒的运动和相互作用，来模拟固液两相流的行为。

多相流模型是一种基于连续介质假设的模型，将固体颗粒和液体视为连续介质，通过求解连续介质的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，来模拟固液两相流的行为。

颗粒流模型是一种介于离散元模型和多相流模型之间的模型，将颗粒视为离散元，将液体视为连续介质，通过求解离散元的运动方程和连续介质的守恒方程，来模拟固液两相流的行为。

固液两相流模型在许多领域中有着广泛的应用。

在矿山工程中，固液两相流模型被用于研究矿石的输送和分离过程，以提高矿石的回收率和降低能耗。

在化工工程中，固液两相流模型被用于研究颗粒在反应器中的运动和传递过程，以提高反应器的效率和产品质量。

在环境工程中，固液两相流模型被用于研究颗粒在水体中的沉降和悬浮过程，以评估水体的污染程度和设计水处理设备。

总之，固液两相流模型是研究固体颗粒在液体中运动和传递的流体力学模型。

通过基本原理和常用模型，可以模拟和预测固液两相流的行为。

固液两相流模型在工程领域中有着广泛的应用，可以用于颗粒输送、颗粒分离、颗粒沉降等过程的设计和优化。

多相流理论--------两相流中颗粒运动的描述方法早在19世纪就有关于明渠水流中颗粒沉降和输运的两相流动研究，但是两相流的系统研究是从本世纪40年代才开始的。

60年代以后，越来越多的学者开始对关于描述两相流动规律进行了探讨，出现了很多关于讨论其基本方程的文献及专著。

研究两相流有两类基本不同的观点:一类是把流体作为连续介质而把颗粒作为离散体系，探讨颗粒动力学、颗粒轨迹等,另一类是除把流体作为连续介质外，还把颗粒群作为拟流体或拟连续介质。

依据这种观点分类，研究颗粒运动的模型一般有单颗粒动力学模型、颗粒轨迹模型(或Eulerian一Lagrangian混合模型)和颗粒拟流体模型(或称为多流体模型)。

若按照系统坐标特性进行分类，则有Lagrangian描述方法，Eulerian一Lagrangian描述方法和Eulerian描述方法。

1 : Lagrangian描述方法;当流场中任何一个颗粒不受相邻颗粒存在的影响以及流场扰动的影响，则可采用单颗粒动力学研究方法确定颗粒运动规律。

具体来说，首先对流场中单颗粒进行受力分析，然后根据颗粒相力平衡方程建立颗粒Lagrangian模型，探讨颗粒动力学特性和颗粒轨迹等问题。

这种Lagrangian描述方法的典型代表是单颗粒动力学模型。

该模型的适用条件是稀疏两相流，颗粒相体积浓度小于0.1%，或颗粒平均间距大于5d (d为颗粒直径),在给定了流场中流体的流动参数后，使用Runge 一Kutta积分求解Lagrangian颗粒运动方程，得出颗粒的速度分布和运动轨迹。

2 : Eulerian一Lagrangian描述方法这种描述方法的实质是在Lagrangian坐标系中利用Lagrangian颗粒运动方程处理颗粒问题，可以避免颗粒相出现伪扩散问题,而在Eulerian坐标系中处理流体相问题。

但是，根据是否考虑颗粒的紊动扩散效应Eulerian-Lagrangian描述方法又可分为以下两种类型。

9_固液两相流动分析固液两相流动是指固体颗粒悬浮在流体中并随流体运动的现象。

这种流动现象在工业生产过程中普遍存在，例如颗粒床干燥、固液混合搅拌等。

准确地分析和掌握固液两相流动的基本特征对于改进工业生产过程的效率和品质具有重要意义。

本文将从物理特性、固液两相流动模型和数值模拟三个方面进行详细分析和探讨。

固液两相流动的物理特性是理解和研究该现象的基础。

流体的物理特性主要包括粘度、密度和表面张力，而固体颗粒的物理特性主要包括粒径、形状和硬度。

这些特性决定了固液两相流动的行为和性质。

例如，在粘度较大的流体中，颗粒强烈地与流体互动，形成较稠密的颗粒床；而在粘度较小的流体中，则可能形成颗粒的分散悬浮态。

颗粒的粒径和形状会影响颗粒与流体的相互作用，从而影响流动行为。

硬度则决定颗粒在流体中的磨损和碎裂情况。

固液两相流动的模型是描述和预测流动特性的理论工具。

最常用的两种模型是连续相模型和离散相模型。

连续相模型将固液两相看作连续介质，通过求解连续介质的连续性方程、动量方程和能量方程来描述流动。

此模型适用于颗粒浓度较低和流体粘度较大的情况。

离散相模型则将流体和颗粒看作离散的个体，通过追踪个体之间和个体与容器之间的相互作用来描述流动。

此模型适用于颗粒浓度较高和流体粘度较小的情况。

这两种模型常常结合使用，以更好地反映实际情况。

数值模拟是对固液两相流动进行分析和预测的主要方法之一、数值模拟采用数值方法求解连续性方程、动量方程和能量方程，以获得流动过程中的流速、颗粒分布、浓度和温度等信息。

常用的数值模拟方法包括有限体积法、有限元法和粒子法等。

这些方法在不同的场景下有不同的优势和适用性。

例如，有限体积法适用于颗粒浓度较低且流体流速较慢的情况，而粒子法适用于颗粒浓度较高且流体流速较快的情况。

数值模拟可以提供细致的流动特性分布，辅助工程设计和优化。

总之，固液两相流动是工业生产中常见的流动现象，对其进行准确的分析与研究具有重要意义。

泥石流动力学模型与数值模拟胡凯衡;崔鹏;李浦【摘要】泥石流是介于崩塌、滑坡等块体运动和山洪水流之间的一种物理过程,既具有土体的结构性,又具有水体的流动性.从物质组成上看,泥石流是一种由水、岩土体和气体组成的多相介质,具有多种内部结构.其中的固相组分颗粒形状极其不规则,尺度跨越范围较大.浆体与固相颗粒以及颗粒间的相互作用非常复杂.因此,完全考虑各种因素建立全描述的泥石流动力学模型比较困难.从描述组成物质和运动的观点来看,目前泥石流的动力学模型可划分为连续介质、离散介质和混合介质模型.基于不同动力学模型的泥石流运动数值模拟,可广泛应用于流量过程反演、危险范围预测、风险评估、防治工程评估等方面;但泥石流本身启动和产汇流机理涉及多门学科,是需要进一步研究的重要课题.同时,泥石流形成过程和运动过程的数值模拟存在着时空尺度上的差异,如何实现两者的耦合求解仍需深入探讨.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2014(036)005【总页数】6页(P313-318)【关键词】泥石流;动力学;数值模拟;本构关系【作者】胡凯衡;崔鹏;李浦【作者单位】;中国科学院;中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041【正文语种】中文泥石流是由水、土、岩石等多相物质在山区坡地上或沟道内相互作用发展而形成的一种自然灾害，可以视为介于崩塌、滑坡等块体运动与山洪水流之间的一种物理过程。

水多土(石)少，容易形成山洪；水少土(石)多，容易形成滑坡碎屑流。

当水土达到一定比例，既可以在一定动力作用下受剪流动，又可以由内部的屈服强度抵抗一定的剪切力而停积，形成所谓的泥石流。

因此，泥石流体既具有土体的结构性，又具有水体的流动性，但与这两者又有显著的差异。

除了多相、碎散、流动和屈服等特征外，泥石流还具有多尺度的特征。

组成泥石流的固体组成颗粒形状极其不规则，尺度从黏土、粉沙、细沙、砾石一直到直径几米的漂砾，跨越了数个量级。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究近年来，随着科学技术的迅猛发展，固液两相流和颗粒流的工程应用日益增多，因此这些研究的研究日趋深入。

与这些领域的其它技术不同，固液两相流和颗粒流是一种复杂的系统，受到多种因素的影响，包括物理性质、流体动力学和流体流动等，它们的运动特性受到外部环境的巨大影响。

因此，对固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究具有重要意义。

本文将就固液两相流和颗粒流的运动特性进行分析，并结合实测数据进行深入探讨。

固液两相流与颗粒流的运动特性通常可分为流体粒子运动特性、粒子间相互作用特性、粒子边界表面特性、质量传输特性和流体动力学特性等几个方面。

流体粒子运动特性是指固液两相流和颗粒流在外界力作用下的运动规律，比如流体的总体运动方向、流体流速和应力状态等。

粒子间相互作用特性指的是粒子之间的相互作用，包括粒子的互相依赖、粒子的能量转化和粒子的互相影响等。

粒子边界表面特性是指粒子边界表面与固液两相流和颗粒流之间的相互作用，可以影响流体流动和影响粒子间相互作用。

质量传输特性指的是在固液两相流和颗粒流中，物质的传热和传质状态，可以影响粒子的运动规律。

流体动力学特性指的是在液体流动方面，流体的总体压力、动能代数、应力状态等，它们可以影响固液两相流和颗粒流的运动特性。

结合实测数据，我们发现，固液两相流和颗粒流的运动特性是一个复杂的耦合系统，由多种因素共同作用而形成。

流体粒子运动特性是由多方面因素共同作用形成的，特别是受外界环境因素的影响比较大，这些因素包括流体粘性，流体压力，流体温度，流体流动等。

粒子间相互作用特性受到粒子间离子层结构和粘性等方面的影响，也受到物质传输的影响，当物质传输的速率高于粒子间的离子层结构时，粒子间的相互作用会变得很弱。

粒子边界表面特性受到流体的浸润性影响，因此，粒子边界表面的粘性系数是关键因素之一。

质量传输特性是由物质的传热和传质状态共同决定的，物质的传输能力受到表面张力和质量流率的影响，这关系到粒子之间的聚集程度。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究摘要：近年来，固液两相流和颗粒流的研究日益受到人们的重视，因为它们在矿物加工、冶金工业以及食品添加剂等众多生产领域中都有重要的应用。

本文将围绕固液两相流和颗粒流的运动机制进行详细的研究，包括介绍多种固液两相流和颗粒流的运动特性，分析流体动力学和结构特性对固液两相流和颗粒流性能的影品，以及固液两相流和颗粒流的实验研究等。

本文的研究成果表明，建立了一种有效的方法来研究固液两相流和颗粒流，这可以为研究人员提供重要的参考，以及设计出更先进的流体力学仪器。

关键词：固液两相流，颗粒流，流体动力学，实验研究1.言近年来，固液两相流和颗粒流的研究日益受到人们的重视，因为它们在矿物加工、冶金工业以及食品添加剂等众多生产领域中都有重要的应用。

固液两相流是指由不同物质组成的液体、固体及其他介质组成的多相混合流体系统，例如矿物加工中的浮选、冶金工业领域中的一次熔炼、以及食品添加剂行业中的生产过程等。

从本质上讲，固液两相流是一种自控机制，它可以自动调节其物质的流动性能。

颗粒流是指由不同形状的颗粒组成的混合流体，它们在能量作用下构成了多相动力学系统。

固液两相流和颗粒流在生产过程中都起着至关重要的作用，因此，研究它们的运动规律及其优化调控方法，对于更好地控制它们在众多领域中的应用具有重要意义。

2．固液两相流和颗粒流的运动机制（1）固液两相流的运动机制固液两相流是一种复杂的系统，其运动特性取决于液体和固体的特性以及系统的流动状态，因此，需要详细分析它们的流体动力学特性。

一般来说，固液两相流的运动可分为三类：挤出类、滚动类和漩涡类，其中挤出类和滚动类被称为均匀流动，而漩涡类被称为非均匀流动。

包括流体挤出、液体与固体共挤出和流体滚动在内的挤出运动，它们的主要特点是出口液体的流速低于入口液体的流速，并且液体和固体粒子一直处于动态平衡状态。

例如，在浮选和沉降过程中可以观察到这种运动。

（2）颗粒流的运动机制颗粒流的运动机制也可以分为三类：颗粒聚合类、颗粒分散类和流体支撑类，其中颗粒聚合类和颗粒分散类是以流体为核心的，而流体支撑类则是以流体为支撑的。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究近年来，固液两相流和颗粒流的研究受到越来越多的关注，并且越来越受到重视。

固液两相流是指由固体和液体两种不同物质构成的流体，而颗粒流是指由固体微粒构成的流体。

它们具有非常复杂的运动行为，受到物理环境、流体条件、颗粒属性等因素的影响。

因此，开展固液两相流和颗粒流的理论研究和实验研究是非常重要的。

关于固液两相流和颗粒流运动的理论研究，主要包括建立相应的流体力学模型，探究其运动特性，并利用数学分析技术对其运动行为进行表征、分析和预测。

根据流体力学的定律，在两相介质中，充满固体微粒的液体流动具有明显的“阻力”，而力学和流变理论则可以表现出颗粒流动的阻力、摩擦和应力等细节。

此外，粒度分布的考虑、流体的稳定性以及多相介质的耦合效应等也是必须深入研究的重要课题。

实验研究主要包括对多相介质流动的测试和模型实验，旨在根据实际的测量结果，提取出其运动行为的特性，并验证所建立的理论模型的有效性。

实验常用的仪器设备有：粒子影像分析仪、滑动指数流变仪、粘度计、液体溢流管和流量计等。

通过对煤粉、水泥浆、砂浆、土壤等固液两相流和颗粒流的实验，可以研究其运动行为的实际特征，为进一步的理论推导、模型建立、模拟计算及应用研究提供重要的实验支持。

本文主要介绍了固液两相流和颗粒流运动的理论研究及实验研究相关内容，并重点介绍了相关研究工作的常用方法和技术。

由于固液两相流和颗粒流是复杂的流体运动过程，理论研究和实验研究相结合，才能深入挖掘出其运动行为的实际特征，为建立更准确的模型和有效的计算方法奠定坚实的基础。

未来的研究将不断深化开展固液两相流和颗粒流运动的理论研究和实验研究，必将对现代工业生产提供重要的技术支持。

总之，固液两相流和颗粒流的理论研究和实验研究都十分重要，它们能够为深入揭示固液两相流和颗粒流运动行为的实质提供重要的参考，从而促进现代工业生产的技术进步。

第52卷第4期2021年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.4Apr.2021液固两相流体热毛细对流中颗粒动态积累结构研究黄鑫1，梁儒全1,2，范俊庚1(1.东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁沈阳，110819；2.临沂大学机械与车辆工程学院，山东临沂，276000)摘要：采用计算流体力学−离散元法(CFD-DEM)将流体与颗粒耦合，数值研究微重力下高径比对液固两相流体热毛细对流和液桥内颗粒动态积累结构(PAS)的影响。

研究结果表明：水平面(z =0)上温度场旋转1周，监测点的温度周期性变化m 次；随着高径比增加，方位角波数减少，水平面(z =0)上低温冷区的数目减少；沿着液桥的自由面，流体的速度由上至下先增加后减小，速度的振荡强度则由上至下逐渐增强；三向耦合下颗粒分布也呈现出PAS ，液桥俯视图的中心区域出现不同形状的颗粒较少区域；所有颗粒按照近似的轨迹协同运动，使PAS 随热毛细对流以相同的角速度旋转。

关键词：热毛细对流；振荡特性；功率谱密度；颗粒动态积累结构；计算流体力学−离散元法(CFD-DEM)中图分类号：O782；TK121文献标志码：A文章编号：1672-7207（2021）04-1251-10Study on dynamic particle accumulation structure inthermocapillary convection for liquid-solid two-phase flowHUANG Xin 1,LIANG Ruquan 1,2,FAN Jungeng 1(1.Key Laboratory of National Education Ministry for Electromagnetic Processes of Materials,Shengyang 110819,China;2.School of Mechanical and Vehicle Engineering,Linyi University,Linyi 276000,China)Abstract:The effects of aspect ratio on the thermocapillary convection and the particle dynamic accumulation structure(PAS)inside the liquid bridge were studied by using the coupled computational fluid dynamics and discrete element method(CFD-DEM).The results show that when the temperature field of the horizontal cross section z =0rotates once,the temperature of the fixed points changes periodically m times.As the aspect ratio increases,the azimuthal wave number decreases,and the number of cold regions in horizontal cross section z =0decreases.Along the free surface of the liquid bridge,the velocity of fluid increases first and then decreases from top to bottom,and the velocity oscillation strengthens from top to bottom.The PAS is also observed in simulationsDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.04.021收稿日期：2020−06−07；修回日期：2020−08−23基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51676031，51976087)(Projects(51676031,51976087)supported by theNational Natural Science Foundation of China)通信作者：梁儒全，教授，博士生导师，从事多相流研究；E-mail ：*************引用格式：黄鑫,梁儒全,范俊庚.液固两相流体热毛细对流中颗粒动态积累结构研究[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(4):1251−1260.Citation:HUANG Xin,LIANG Ruquan,FAN Jungeng.Study on dynamic particle accumulation structure in thermocapillary convection for liquid-solid two-phase flow[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(4):1251−1260.第52卷中南大学学报(自然科学版)based on three-way coupling.There is a region with fewer particles in the center of the top view of a liquid bridge.All particles move together in an approximate pattern,which explains why the PAS rotates at the same angular velocity as the thermocapillary convection.Key words:thermocapillary convection;oscillatory characteristics;power spectral density;particle dynamic accumulation structure;CFD-DEM采用浮区法制备晶体过程中，在流体流动的驱动力为浮力、毛细力等。

固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究近年来，固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究一直是实验室及业界的热门研究课题。

固液两相流与颗粒流的概念是指将液体和固体颗粒混合而形成的流体。

其形成的路径以及其影响固液两相流与颗粒流的性能具有重要影响。

因此，提高固液两相流与颗粒流的性能是通过研究和改进其运动理论和实验方法来实现的。

首先，对于固液两相流与颗粒流的运动理论，主要是研究固液两相流与颗粒流中液体和固体颗粒的耦合和相互作用。

在液体的流动和颗粒的运动过程中，液体的流速会改变，而颗粒的运动则会受到支配。

这种耦合作用和相互作用会影响固液两相流与颗粒流的物理特性。

具体来说，对于粘弹性流体而言，液体流动会带来固体颗粒的聚集和堆积；对于粘性流体而言，液体流动会带来固体颗粒的迁移和均匀分布。

因此，运动理论研究能够使液体流动和颗粒运动得到有效地耦合，有效地改善固液两相流与颗粒流的性能。

其次，对于固液两相流与颗粒流的实验研究，主要是研究固液两相流与颗粒流的流动特性，以及液体流动和颗粒运动之间的耦合和相互作用。

实验研究一般可以采用物理实验室中的模拟装置，通过实验数据和理论分析，检测和研究固液两相流与颗粒流的流动特性。

例如，在双腔实验装置中，可以采用两只液体提供不同流量的液体，用于模拟液体流动和颗粒运动耦合的效果，从而研究固液两相流与颗粒流的流动特性。

最后，固液两相流与颗粒流也可以用来研究多种应用领域中的问题。

例如，可以利用它来研究催化剂加热乳化剂的效果，以及生物物质的移动特性，有助于提高液体的加热效率，提高生物分离的效率。

此外，固液两相流与颗粒流也可以用来研究能源传输、废水处理以及生物材料等方面的问题，以改善多种工业应用场景中的性能。

综上所述，固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究是固液两相流与颗粒流性能改善的关键所在。

因此，运用实验室及业界技术研究实验装置，探究固液两相流与颗粒流的性能，研究其运动理论和实验方法，一直是实验室及业界的研究方向。

基于Particle模型固液两相流球阀流场的数值模拟陈文鹏;杨国来;柴红强;张立强【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2018(030)001【摘要】Based on Particle model and heterogeneous model,using flow field analysis software ANSYS-CFX,numerical simulations of solid-liquid two-phase flow field in different opening ball valve were carried out,the standard k-e turbulence model was adopted in the liquid phase,solid phase particles were set as discrete fluid by using disperse phase zero equation model.The solid particle concentration distributions,surface velocities of solid particles and velocity streamlines of solid particles in the midsection of ball valve and pressure distributions in valve were analyzed.Results showed that the concentration of solid particles at the interface between the inlet section and the valve core was larger,with the decrease of valve opening,the particle concentration at the interface became larger;in the connected region,from the inlet part of the valve core to the exit part,the surface velocities were reduced in turn;the flow was smooth at valve inlet section,basically no vortex exists,vortex was formed in the spool,and vortex was the most serious at the outlet section of the valve;the pressure in the inlet section of the valve was the largest,followed by the spool,the pressure of the outlet section was the lowest,and negative pressure was appeared in local section.%基于Particle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对不同开度球阀内固液两相流流场进行数值模拟,液相采用标准的k-ε湍流模型,固体相颗粒设置为离散流体,采用离散相零方程模型.分析并得出了球阀中截面上固体颗粒浓度分布、固体颗粒表面速度、固体颗粒的速度流线图以及阀门内的压力分布,结果表明:进口段与阀芯的交界面处固体颗粒浓度较大,随着阀门开度的减小,交界面处的颗粒浓度变大;连通区域内,从阀芯进口部位到出口部位,表面速度基本上依次减小;阀门进口段流动较为平顺,基本无漩涡存在,在阀芯内形成漩涡,阀门出口段漩涡最为严重;在阀门的进口段内压力最大,阀芯内次之,出口段压力最低,并且局部出现负压.【总页数】5页(P97-101)【作者】陈文鹏;杨国来;柴红强;张立强【作者单位】兰州理工大学温州泵阀工程研究院,浙江温州 325105;兰州理工大学温州泵阀工程研究院,浙江温州 325105;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050;兰州理工大学温州泵阀工程研究院,浙江温州 325105;兰州理工大学温州泵阀工程研究院,浙江温州 325105;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TV732.7【相关文献】1.基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟 [J], 朱博;王强;郭慧军;张潇玲;杜明俊2.基于Particle模型固液两相流离心泵流场数值模拟 [J], 汪家琼;蒋万明;孔繁余;屈晓云;宿向辉3.球阀固-液两相流流动特性与压力损失数值模拟 [J], 石喜;贡力;陶虎;李露;李江涛4.基于Particle模型轴流泵固液两相流数值模拟和磨损特性研究 [J], 徐杰;陈松山;沈家伟;吴志峰;钱忠裕;周晓润5.基于DPM模型V型球阀固液两相流冲蚀研究 [J], 王佳琪;何世权;李力;刘帅帅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。