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多孔壁通道中颗粒载流的不稳定性研究

On the instability of particle-laden flows in channels with porous walls

Parisa Mirbod, Saman Hooshyar, Ehsan Taheri, Harunori Yoshikawa · University of Illinois Chicago
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期刊 / 来源Physics of Fluids
卷/期/页36 / 4
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关键词:多孔壁通道颗粒载流流动稳定性松弛时间渗透率颗粒体积分数临界稳定曲线动量传递系数

摘要整理

本研究调查了低颗粒体积分数流体在多孔壁通道中的稳定性。中性浮力颗粒通过Stokes阻力与载流体相互作用。研究探讨了颗粒松弛时间和质量分数对流动稳定性的影响,采用孔隙率固定为0.6、渗透率不同的多孔壁。结果表明:在高渗透性多孔壁中,流动稳定性主要由多孔结构决定,颗粒体积分数和松弛时间分别产生相对较小的失稳和稳定效应;随着多孔壁渗透率降低,流动对颗粒体积分数的敏感性增加,此时较高的颗粒体积分数和较长的松弛时间有利于流动稳定;颗粒和多孔壁可有效控制流动,维持层流或诱发湍流转变。研究还分析了多孔表面动量传递系数τ对流动稳定性的影响,并对常用多孔材料的临界稳定曲线进行了对比分析。研究结果表明颗粒-多孔壁耦合系统在流动控制中具有重要应用潜力。

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