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FLUENT沙尘条件下车辆排气的热仿真分析(5)

时间:2022-05-04 21:14来源:毕业论文
王洪涛等人利用粒子图像测速技术(PIV)[17],在风洞内模拟了石英沙沙流的流动状态, 分析了其沙尘颗粒的浓度随高度的变化规律。得到了沙粒浓度沿高

王洪涛等人利用粒子图像测速技术(PIV)[17],在风洞内模拟了石英沙沙流的流动状态, 分析了其沙尘颗粒的浓度随高度的变化规律。得到了沙粒浓度沿高度的变化公式: C v expz / b

式中  v ——沙床表面附近的最大浓度; 可以看出,风沙流中,沙粒的浓度随高度的变化规律遵循指数函数,并随着高度的升高

而衰减。 体积分数随高度的变化趋势如 2。2 所示 图 2。2 体积浓度随高度的变化规律

由图可知,风沙流中沙尘颗粒的体积分数沿高度是呈指数关系递减的,沙粒浓度的变化 主要分布在 10cm 高度之下。小于 1cm,沙粒浓度变化不大,且为最大浓度;6cm 之上,沙 粒浓度比较小且变化不大;沙粒的浓度梯度主要分布在 1-6cm 的区间内,变化程度也比较大。 

刘振兴根据不同稳定度的大气中浮沙颗粒浓度沿高度的分布[18],给出了如下的关系式: 

Q expKu 

(2-6) 

Q0 u*

式中   Q ——任意高度上的沙粒浓度; 

       Q0  ——参考高度 H0 处的沙粒浓度; 

       ω  ——无因变参数,约为 0。5; 

       u  ——该高度上的风沙流的流速; 

       u* ——摩阻速度; 但是该式并没有包含跃移层沙粒的浓度,所以只适用于跃移层之外的高度浓度的计算。 

2。3 流场的数学模型文献综述

流场的数学模型主要包括流体的质量守恒、动量守恒[19]以及湍流模型的引入。 

2。3。1 质量守恒方程

流场中的流体认为是不可压缩的,由质量守恒定律可得连续性方程为: 

第 8  页 本科毕业设计说明书

式中  ρ ——流体的密度; 

T ——时间; 

2。3。2 动量守恒方程

根据流体在各个方向上的动量守恒和牛顿第二定律可得下式: 

式中 ui ——流体速度在各个方向上的分量; 

           U ——流体速度矢量; 

           ρ  ——为流体的密度; 

           μ ——为动力粘度系数; 

2。3。3 湍流模型的引入湍流最大的特征就是其无规律性,湍流流动无论是在空间上,还是时间上都没有确定的 运动规律而且复杂程度也很大,是一种非线性流动。处在湍流状态的流体,其物性参数如温 度、压力、流速等都随着时间和空间而发生无规律的变化。湍流模型是工程领域最为常见的 模型,湍流作为流体介质的热力学模拟计算也是经常遇到的。当前关于湍流模型的数值模拟 方法大致分为三种[20]:直接模拟、大涡模拟,以及在 Reynolds 时均方程下的模拟。其中利用 Reynolds 时均方程计算的模型最为常用。 

2。2。3。1 直接模拟

直接模拟通过求解 Navier-Stokes 方程,能够准确的给出流场中各物理量的变化规律,但 由于湍流的不确定性和繁琐程度很大,其计算量大,步长要小,当在雷诺数较大的湍流模型 中应用直接模拟时效率太低,故直接模拟的方法只适用于雷诺数较低的情况。  FLUENT沙尘条件下车辆排气的热仿真分析(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_93490.html

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