驻波声场中单分散细颗粒的相互作用特性

作     者：屈广宁 凡凤仙 张斯宏 苏明旭 Qu Guang-Ning;Fan Feng-Xian;Zhang Si-Hong;Su Ming-Xu

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海市计量测试技术研究院热工与能源计量技术研究所上海201203 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2020年第69卷第6期

页      面：188-196页

核心收录：

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51976130,51776129) 上海市科委科研计划(批准号:13DZ2260900)资助的课题 

主　　题：细颗粒 相互作用 驻波 声场 

摘      要：利用外加声场促进悬浮在气相中的细颗粒发生相互作用,进而引起颗粒的碰撞和凝并,使得颗粒平均粒径增大、数目浓度降低,是控制细颗粒排放的重要技术途径.为探究驻波声场中单分散细颗粒的相互作用,建立包含曳力、重力、声尾流效应的颗粒相互作用模型,采用四阶经典龙格-库塔算法和二阶隐式亚当斯插值算法对模型进行求解.将数值模拟得到的颗粒声波夹带速度和相互作用过程与相应的解析解和实验结果进行对比,验证模型的准确性.进而研究颗粒初始条件和直径对相互作用特性的影响.结果表明,初始时刻颗粒中心连线越接近声波波动方向、颗粒位置越接近波腹点,颗粒间的声尾流效应就越强,颗粒发生碰撞所需要的时间就越短.研究还发现,颗粒直径对颗粒相互作用的影响取决于初始时刻颗粒中心连线偏离声波波动方向的程度.当偏离较小时,颗粒直径越大,颗粒发生碰撞所需要的时间越短;当偏离很大时,直径较小的颗粒能够发生碰撞,而直径较大的颗粒则无法发生碰撞.