气固两相流动中多尺度、多向耦合作用的直接模拟

气固两相流动系统中连续相湍流和离散相颗粒之间多尺度、多向的耦合作用机理一直是国际多相流研究领域内的热点和难点所在。本项目拟对气固两相射流中同时存在的多尺度涡结构之间、多尺度颗粒之间、以及多尺度涡结构和多尺度颗粒之间的相互作用进行直接数值模拟（Direct Numerical Simulation, DNS）的研究。其中对多尺度涡结构之间的相互作用及其与离散固体颗粒的多向耦合作用采用高精度、高效率的数值算法直接求解，对局部区域高浓度、多尺度颗粒间的相互碰撞作用采用离散颗粒模拟(Discrete Particle Simulation, DPS)的方法进行直接模拟。在此基础上，建立气固两相射流的DNS数据库，并采用频谱分析、小波分析和相关性分析等手段，深入地探索气固两相流动中的多尺度、多向耦合作用对整个系统的影响，找出其中的关键因素，为气固两相湍流模型的发展和实际的工程设计提供理论依据。