两圆筒间纤维状颗粒悬浮流体动力学研究

纤维状颗粒悬浮流的应用广泛见于造纸、化工、生物、环境、机械、水利、纺织等工程领域。Taylor-Couette系统是旋转分离器、过滤器、反应器、净化器等装置的合适的简化模型。本项目研究纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette流体动力学，因而研究具有应用基础性、重要性和必要性。项目申请人先前的工作为这一问题的研究奠定了基础，本项目是对本人前期研究的拓展和深化，主要研究纤维状颗粒在流动转捩的演化过程中作用及失稳以后的流动特征。内容包括：①对纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette流动稳定性进行理论研究，分析悬浮颗粒对流场转捩过程的影响；②实验研究纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette流动中的Taylor涡流和Wavy涡流，研究悬浮颗粒对流动传质及演化过程的影响。通过以上研究，丰富多相Taylor-Couette流体动力学理论，为相关工程应用中的流动控制提供科学的理论依据。

纤维状颗粒悬浮流的应用广泛见于造纸、化工、生物、环境、机械、水利、纺织等工程领域。Taylor-Couette 系统是旋转分离器、过滤器、反应器、净化器等装置的合适的简化模型。本项目研究纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette 流体动力学，研究具有应用基础性、重要性和必要性。项目主要研究纤维状颗粒在流动转捩的演化过程中作用。内容包括：对纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette 流动稳定性进行了理论研究，分析了悬浮颗粒对流场转捩过程的影响，基于流动稳定性理论、纤维状颗粒悬浮流的本构关系及纤维状粒子取向张量各封闭格式，建立了纤维状颗粒悬浮Taylor-Couette 流动的稳定性控制方程和包含纤维状悬浮颗粒影响的扰动能量平衡关系式；发展了求解两相Taylor-Couette流动稳定性控制方程组的高精度有效算法。一是从理论上确定了轴对称的Taylor涡流和非轴对称的Wavy 涡流的开始；二是从扰动能量分配的角度研究了纤维状颗粒在改变流动稳定性的作用，悬浮颗粒对流动传质及演化过程的影响。通过以上研究，丰富了多相Taylor-Couette 流体动力学理论，为相关工程应用中的流动控制提供科学的理论依据。