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壁面边界层内颗粒的运动【物理学】

更新时间:2018-11-20
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壁面边界层内颗粒的运动

要:本文通过对颗粒的受力分析,根据牛顿第二定律,建立了单个刚性球体在流体中自由沉降的模型,再运用欧拉离散法对该模型进行求解,最后通过结果比较,确定了模型及求解方法的准确性。分析单个颗粒在边界层内的受力,运用所建立的单颗粒沉降模型来研究颗粒在边界层内的运动,首先对颗粒进行受力分析,主要受到5个力:重力、浮力、阻力(或为曳力)、Saffman升力和Magnus升力。经过运算模拟,再绘制出速度变化图和轨迹图,通过观察发现:颗粒是下沉还是上浮由颗粒密度决定;主流速度对x方向作用明显,相比之下,y方向作用较小。最后考虑颗粒的旋转,模拟结果表明:在旋转角速度较小时,对颗粒的运动影响并不大。
键词:边界层;速度梯度;阻力系数;雷诺数

目  次

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目次 Ⅲ
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 课题中的基本假设 4
1.4 研究方法及措施 4
2 单颗粒沉降 6
2.1 颗粒模型和沉降模型的建立 6
2.2 离散形式及具体计算 6
2.3可靠性验证 7
3边界层及颗粒受力分析 10
3.1 边界层模型的建立 10
3.2 颗粒的受力分析 11
4颗粒在边界层内运动 12
4.1不考虑颗粒的旋转 12
4.1.1研究流体主流速度对颗粒运动的影响 12
4.1.2研究颗粒释放位置对颗粒运动的影响 14
4.2考虑颗粒的旋转 17
5总结与展望 19
5.1研究总结 19
5.2研究展望 19
参考文献 21