近壁固液两相湍流与壁面泥沙磨损形态的耦合特性研究

应用两相流理论建立了适合于复杂边界附近稀疏固液相流动的数学模型，对稀疏颗粒运动方程进行了理论解析。通过研究固体颗粒在以相干结构为主的大涡作用下的运动特性，揭示了边壁泥沙磨损初期小幅度波纹的形成机理。研究构造了求解稀疏固液两相流方程组的数值计算方法，定量计算了波形壁面附近的湍流分离流动以及典型局部旋涡流场中泥沙颗粒的运动特性，得到了波形壁旋涡分离区流体相速度和压力的分布规律，发现在局部旋涡流动区域附近颗粒浓度局部增大的现象。提出平顺流道表面准零冲角泥沙磨损的概念，给出了几种金属材料泥沙磨损强度与流速及含沙量的关系，证明了初始表面机械加工粗糙度对材料表面初期磨损的重要影响。