Effects of coupling on turbulent gas-particle boundary layer flows at borderline volume fractions using kinetic theory

مطالعه حاضر به شبيه سازي عددي سرعت ذرات در لايه مرزي مغشوش بر مبناي مدل اويلري دو-سيالي مي پردازد. براي تعيين خواص جرياني ذرات، از تيوري جنبشي جريان دانه اي استفاده مي شود. اغتشاش در فاز گاز حامل به كمك مدل تك-معادله اي و در فاز ذرات به كمك تيوري طول اختلاط پرانتل (MLH) مدل مي شود. نتايج بدست آمده از شبيه سازي با همبستگي يك-طرفه و دو-طرفه بين معادلات مومنتوم گاز حامل و معادلات مومنتوم ذرات با نتايج موجود عددي و تجربي مقايسه خواهند شد. نتايج نشان مي دهند كه استفاده از همبستگي يك-طرفه بين معادلات مومنتوم گاز حامل و ذرات در جريان رقيق تطابق مناسبي با نتايج تجربي دارند. اما اگر تعيين خواص جرياني گاز حامل مطلوب مساله باشد، استفاده از همبستگي دو-طرفه بين معادلات مومنتوم گاز حامل و معادلات مومنتوم ذرات ضروري است. همچنين تاثير سرعت جريان در خارج لايه مرزي بر ميزان اهميت نوع همبستگي معادلات مومنتوم نيز بحث مي شود.

This study is concerned with the prediction of particles’ velocity in a dilute turbulent gas-solid boundary layer flow using a fully Eulerian two-fluid model. The closures required for equations describing the particulate phase are derived from the kinetic theory of granular flows. Gas phase turbulence is modeled by one-equation model and solid phase turbulence by MLH theory. Results of one-way and two-way coupled approaches are compared with the available experimental and numerical results. Results show that one-way coupled approach is more efficient for particulate velocity prediction in dilute flows. But, if the gas-phase flow characteristics are desired, the two-way coupled approach should be used. Effects of free stream velocity on the coupling are discussed.