管流中悬浮颗粒和流体相互作用机理的研究

管道内颗粒悬浮流普遍存在于工农业生产中，尽管对这种流动已有大量的研究，然而由于颗粒和流体之间非线性水动相互作用的复杂性，至今对于其基本的流动特性还缺乏足够的认识。本项目旨在针对圆管内颗粒悬浮液流动中在雷诺数从几百增加到几千时相继出现的三个基本问题：1）惯性引起的粒子径向迁移；2）颗粒对湍流转捩的影响；3）颗粒和湍流拟序结构的相互作用，采用虚拟区域方法（一种完全直接数值模拟方法）和实验手段来研究其中一些尚未解决的机理性问题。在算法拓展方面，本项目将实现虚拟区域方法的并行计算。

管道内颗粒悬浮流普遍存在于工农业生产中，尽管对这种流动已有大量的研究，然而由于颗粒和流体之间非线性水动相互作用的复杂性，至今对于其基本的流动特性还缺乏足够的认识。本项目主要采用虚拟区域方法（一种直接数值模拟方法）研究了管道内颗粒悬浮液流动中在雷诺数从几百增加到几千时相继出现的三个基本问题：1）惯性引起的粒子径向迁移；2）颗粒对湍流转捩的影响；3）颗粒和湍流的相互作用。本项目研究成果首次揭示了颗粒促进管流失稳和转捩的机理以及颗粒和水平湍槽流(以及管流)相互作用一些新的规律。另外，本项目也实现了虚拟区域方法的高效并行计算。