离散系统动力学演变过程的颗粒群平衡模拟

颗粒群平衡模拟(PBM)被广泛应用于各种工程和科学领域，它定量描述离散系统中颗粒的碰撞、凝并、破碎、冷凝/蒸发、成核、沉积等动力学事件，从而获取颗粒尺度分布的演变过程。本书为围绕零维颗粒群平衡模拟和多维颗粒群平衡模拟的核模型、数值方法和工程应用等阐述国际上**研究进展和我们**的研究成果。 本书共6章，主要介绍了颗粒群平衡模拟的基本概念和基础知识，各种动力学事件的核模型，包括编者们利用直接数值模拟在有限惯性颗粒湍流碰撞核模型方面所做的工作，零维颗粒群平衡模拟的数值方法，零维颗粒群平衡模拟的*模型，多维颗粒群平衡模拟的*模型，颗粒群平衡模拟*模型的工程应用和研究展望。  

本书介绍了离散系统动力学演变过程颗粒群平衡模拟的基本概念、基础知识和*研究进展，围绕颗粒群平衡模拟的三个主要研究内容，即动力学事件（包括颗粒碰撞、凝并、破碎、冷凝／蒸发、成核、沉积等）的核模型、颗粒群平衡方程的数值方法和颗粒群平衡模拟在复杂系统中的应用，进行了重点介绍，特别是有限惯性颗粒湍流碰撞核、零维颗粒群平衡模拟的多重Monte Carlo算法和事件驱动常体积法、多维颗粒群平衡模拟的多重Monte Carlo算法、颗粒群平衡模拟用于自然环境气溶胶和燃煤可吸入颗粒物等方面，详细介绍了作者*的研究成果。
本书可供动力工程及工程热物理、化学工程、力学、数学、物理、核科学、大气物理化学、生物等领域从事颗粒群平衡模拟的相关科研人员、工程技术人员参考，同时也可供相关专业的研究生参考。

　　1 绪论
　　1.2 四向耦合的两相湍流模型
　　占据主流地位的描述流体相流动的湍模型基于欧拉坐标系，即把流体当作连续相来处理，而对颗粒相的描述一般基于拉格朗日坐标体系，即把其作为离散相处理。但是也有一些模型把实际离散分布于流体中的颗粒相假设为充满整个空间没有间隙的流体，此时基于欧拉坐标系来描述颗粒相。因此，根据对连续相和离散相的处理方式不同，一般可以把两相湍流模型划分为双流体模型（或称为欧拉一欧拉模型）和流体一轨道模型（或称为欧拉一拉格朗日模型）。
在两相湍流模型中考虑四向耦合是必要的。以气固两相流中最常见的颗粒碰撞为例。在煤粉燃烧器的喷口附近，以及有壁面约束流动、特别是旋转流动的壁面附近，颗粒的体积浓度很容易超过O（10-4），颗粒一颗粒碰撞以及颗粒碰撞对流体湍流的影响都很显著，颗粒之间的碰撞产生的冲量使得颗粒动量发生变化，颗粒之间的摩擦作用使得颗粒能量发生转移，颗粒相互碰撞也导致颗粒旋转速度产生或者发生改变，这将使得颗粒承受相当数量级的Magnus力，从而改变颗粒的运动轨迹，这些都将影响流体相湍流运动[42]。因此，随着气固两相流模型和数值计算方法的发展以及计算能力的提高，有必要在气固两相流动的数值模拟中充分考虑颗粒间相互作用对流动的影响，也就是所谓的四向耦合。双流体（多流体）模型（或称为欧拉一欧拉模型）和流体一轨道模型（或称为欧拉一拉格朗日模型）均可以考虑四向耦合。
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