多相流测量技术及模型化方法

第1章 概述
1.1 多相流的定义 1
1.2 多相流的分类 1
1.3 多相流的应用 2
1.4 多相流的测量技术 4
1.5 多相流的模型和模拟 5
参考文献 6
第2章 光纤探头技术
2.1 光纤探针的测量原理 7
2.2 光纤探针的结构及其分类 7
2.3 双探头光纤探针 9
2.3.1 光纤探头系统的组成 9
2.3.2 信号分析及算法 10
参考文献 14
第3章 超声多普勒测速仪(UDV)技术
3.1 UDV测速原理 15
3.2 非接触式测量的壁面效应校正 17
3.3 液固体系固含率的测量 20
3.4 气液体系液速和气泡速度的测量 23
参考文献 27
第4章 激光多普勒测速仪(LDV)技术
4.1 LDV测速原理 28
4.2 光学外差检测系统 30
4.3 LDV在固液搅拌体系中的应用 32
4.4 LDV在气液体系中的应用 36
参考文献 37
第5章 粒子图像测速仪(PIV)技术
5.1 PIV技术原理 38
5.2 粒子图像处理方法 41
5.2.1 低颗粒浓度图像处理方法 41
5.2.2 高颗粒浓度图像处理方法 41
5.3 体视PIV技术(2D-3CPIV) 44
5.4 三维立体PIV技术(3D-3CPIV) 47
5.4.1 图像捕集和粒子图像重构 48
5.4.2 粒子配对和速度场重构 52
5.5 微PIV技术(micro-PIV) 54
5.5.1 micro-PIV测速原理 55
5.5.2 micro-PIV测速方法 55
5.5.3 micro-PIV图像数据的预处理 55
5.5.4 micro-PIV的应用 56
参考文献 58
第6章 激光诱导荧光(LIF)技术
6.1 LIF技术的测试原理 61
6.2 LIF技术的实现方式与主要设备 62
6.3 PLIF技术在浓度场测量中的应用 64
6.4 PLIF技术在渐扩固体表面上的液膜混合中的应用 65
6.5 PLIF技术在毫米通道的快速射流混合中的应用 72
6.6 PLIF技术在高黏度搅拌体系中的应用 79
6.7 反应流PLIF技术在毫米通道中的应用 84
6.8 搅拌釜内的反应流动测量 91
6.9 三维LIF技术的应用 97
参考文献 97
第7章 过程层析成像技术
7.1 过程层析成像技术简介 100
7.2 适用于轴对称两相流的一维CT测试技术的研究应用 101
7.2.1 1D-XCT技术的算法原理及程序实现 103
7.2.2 1D-XCT技术的测试效果及评价 105
7.3 多相流快速XCT测试技术的研究应用 108
7.3.1 GA-XCT技术的算法原理及程序实现 109
7.3.2 GA-XCT技术的数值仿真验证 112
7.3.3 GA-XCT技术的静态实验验证 115
7.4 ECT技术在多相流场测量中的研究应用 118
7.4.1 ECT技术的测量原理及主要研究进展 118
7.4.2 ECT技术的实际应用及主要挑战 119
参考文献 119
第8章 气液体系的双流体模型
8.1 流动模型的两种描述方法 124
8.2 双流体模型 125
8.3 相间作用力 126
8.4 湍流模型 128
8.4.1 标准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 双流体模型的数值解法 132
参考文献 133
第9章 CFD-PBM 耦合模型
9.1 CFD-PBM 耦合模型描述 136
9.1.1 双流体模型基本方程 137
9.1.2 群体平衡方程 137
9.1.3 相间作用力 138
9.1.4 湍流模型 139
9.2 群体平衡模型 139
9.3 PBM 求解方法 141
9.4 气泡聚并模型 143
9.4.1 由湍流涡体引起的聚并 144
9.4.2 由气泡尾涡作用引起的聚并 146
9.4.3 由气泡上升速度差引起的聚并 147
9.5 气泡破碎模型 147
9.5.1 由湍流涡体碰撞引起的破碎 150
9.5.2 大气泡由于表面不稳定引起的破碎 155
9.6 其他气泡聚并和破碎模型 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 计算结果与讨论 157
9.7.1 气泡破碎速率 157
9.7.2 子气泡大小分布 158
9.7.3 气泡大小分布 160
9.7.4 流区转变 162
9.7.5 CFD-PBM 耦合模型计算结果 165
9.8 小结 172
参考文献 172
第10章 气固体系的双流体模型
10.1 气固体系双流体模型的建立 175
10.2 颗粒相动量方程的封闭 176
10.2.1 颗粒相黏度 176
10.2.2 颗粒相压力 177
10.3 颗粒动力学理论模型及研究进展 177
10.3.1 基于颗粒动力学理论的气粒双流体模型 178
10.3.2 层流气相-层流颗粒相 179
10.3.3 湍流气相-层流颗粒相 180
10.3.4 湍流(层流)气相-湍流颗粒相 180
10.4 k-ε-kp-Θ 气粒湍流双流体模型 181
10.5 k-ε-kp-εp-Θ 气粒双流体模型 183
10.6 垂直气固两相流的模型预测 185
10.6.1 下行床气固两相流动的模型预测 185
10.6.2 提升管中气固两相流动的模型预测 187
参考文献 190
第11章 CFD-DEM 模型
11.1 DEM 原理及其应用 192
11.2 CFD-DEM 耦合方法及其在多相流领域的应用 210
参考文献 224
第12章 格子玻尔兹曼方法
12.1 格子玻尔兹曼方法原理 230
12.2 多相和多组分流体的格子玻尔兹曼方法 233
12.3 格子玻尔兹曼方法的边界处理 234
12.4 LBM 在气液体系的应用 236
12.4.1 格子玻尔兹曼拟势能模型 237
12.4.2 基于拟势能模型的气泡模拟 238
12.4.3 状态方程对密度比的影响 241
12.4.4 状态方程对伪速度的影响 243
12.4.5 单(多)组分拟势能模型 244
12.4.6 气泡行为模拟 245
12.4.7 基于LBM 的气液双流体模型 252
12.4.8 小结 257
12.5 LBM 在液液体系的应用 258
12.5.1 不互溶体系析出模拟 258
12.5.2 瞬间初始线源一维扩散 258
12.5.3 微通道内液滴行为的研究 259
12.5.4 微液滴内部混合行为的研究 260
参考文献 261
第13章 CFD 耦合基元反应动力学模拟
13.1 CFD耦合基元反应动力学模拟的基本原理 266
13.2 CFD耦合基元反应动力学模拟的实现 267
13.2.1 CFD耦合基元反应动力学模型的建立 267
13.2.2 CFD耦合基元反应动力学模型的求解 271
13.3 CFD耦合基元反应动力学模拟的应用 274
参考文献 288
索引 289