考虑颗粒动态尺度影响的固液相间阻力修正模型研究

来源：农业机械学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：张自超，张利红，李延频

单位：华北水利水电大学,华北水利水电大学,华北水利水电大学,

摘要：阻力模型是影响悬移质固液两相流固相浓度分布计算结果的重要因素，现有的相间阻力模型未考虑颗粒动态尺度引起的周围流体湍流强度改变对颗粒运动和扩散的影响，导致固相浓度计算结果与试验值相比仍有误差。为此，针对悬移质固液两相流，采用流体湍流强度变化率与颗粒动态尺度的表达式，对MTE-Wen-Yu模型进行修正得到改进的PDS-MTE-Wen-Yu模型。通过圆管内固液两相流数值计算对改进模型进行了验证。结果表明，在不同进口流速、不同进口固相浓度和不同固相颗粒粒径时，相比于Wen-Yu模型和MTE-Wen-Yu模型，PDS-MTE-Wen-Yu模型计算得到的固相浓度分布与试验值更加吻合，计算精度更高。在湍流核心区，PDS-MTE-Wen-Yu模型和MTE-Wen-Yu模型的计算精度基本相同；但在近壁区内，PDS-MTE-Wen-Yu模型具有更高的计算精度。但是，随着颗粒粒径和固相浓度的增大，由于大粒径颗粒的惯性增大，湍流改变对颗粒的影响随之降低，PDS-MTE-Wen-Yu模型的计算误差逐渐增大。在固液两相流压力场计算时，MTE-Wen-Yu模型和PDS-MTE-Wen-Yu模型计算得到的压力降基本相同，都更接近试验值，但仍存在一定的误差。因此，PDS-MTE-Wen-Yu模型具有较高的计算精度，更适用于固相颗粒粒径较小的低浓度悬移质固液两相流固相浓度和小流速、低浓度固液两相流压力场的计算。

关键词：固液两相流;悬移质;阻力修正模型;颗粒动态尺度;湍流修正函数

基金资助：国家自然科学基金项目（51909094）