论文摘要
纳米颗粒气溶胶的运动规律和伴随发生的物理化学变化具有重要的研究价值。关于颗粒系统的一般动力学方程描述了颗粒之间及颗粒与流体介质之间的各种作用,如浓缩,成核,凝并,表面反应等。通过联合求解一般动力学方程和流体运动方程,可以掌握颗粒的各种物理化学性质及其在流体中的分布变化。三阶矩方法是一种求解一般动力学方程的近似方法。通过假定颗粒浓度关于颗粒尺寸满足对数正态分布,将原方程简化为关于矩变量的3个方程。求解这3个方程,可以得到颗粒的浓度、平均体积和体积标准差,从而近似地刻画颗粒的空间分布情况。本文通过在原有的三阶矩方程中加入湍流扩散项,并通过给定湍流施密特数的方法得到湍流扩散系数,使该方程可以应用在湍流的统计平均模型中进行求解。随后,对含有纳米颗粒的受限平面射流的发展过程进行了数值模拟。计算中采用了重整化群κ-ε模型来模拟湍流运动,通过“用户自定义标量”将矩方程导入计算软件中同步求解。计算结果定性地反映了湍流扩散和颗粒凝并对颗粒分布的影响,并为进一步研究湍流中的标量输运提供了一套研究框架。
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