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微小粒子尺寸在10-8~10-3m之间,包括空气中悬浮颗粒物、粉尘、细泥沙等。由于微小粒子损害人体健康,破坏生态环境,危害工业生产,且这些危害均依附于流体来实现,导致目前涉及微小粒子两相流的课题较多,研究简单快速对含微小粒子两相流动求解具有十分重要的意义。 Saffman两相流动理论模型是目前较为通用的两相流动模型,适用于粒子与流体密度之比悬殊且粒子的质量浓度较小(满足稀相条件)的两相流动。Saffman认为,流体中粗颗粒的存在增加流动稳定性,细颗粒的存在降低流动稳定性。在St?1时,粒子尺寸较小,粒子跟随流体运动,粒子与流体速度分布基本一致。基于微小粒子这一特性,本文根据Saffman两相流动理论模型推导出微小粒子两相流简化模型。简化模型由流体相单相控制,减少了方程数量和待求解未知数,降低了微小粒子两相流数值求解计算难度。 本文以方腔内的流场为对象,采用欧拉-欧拉方法对其进行数值模拟,将方腔划分为90*90的均匀网格,时间步长取为?t=10-3,满足稳定性条件。 本文根据Saffman两相流动理论模型和针对微小粒子的简化模型,使用matlab编程分别对其进行数值求解,分析稳定时刻两者流体相速度u,v全场平均相对误差随流动参数St,Re,f的变化规律。结果表明St?1时,粒子相跟随流体运动,两者速度差异小,满足Saffman两相流动理论模型简化前提条件;在小St数、低Re数、粒子的质量浓度f足够小的前提下,针对微小粒子的简化模型能合理替代Saffman两相流动理论模型,两者相对误差较小。