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第1章 多相流简介 1

1.1 引言 1

1.1.1 多相流范围 1

1.1.2 多相流模型 2

1.1.3 多相流符号 3

1.1.4 大小分布函数 5

1.2 运动方程 7

1.2.1 平均化处理 7

1.2.2 质量守恒连续方程 8

1.2.3 散布相数目连续性 9

1.2.4 菲克定律 10

1.2.5 动量守恒连续方程 11

1.2.6 散布相动量方程 13

1.2.7 散布相相互作用补充说明 14

1.2.8 能量守恒方程 14

1.2.9 分离相之间的热交换 18

1.3 与湍流的相互作用 19

1.3.1 粒子和湍流 19

1.3.2 对湍流稳定性的作用 21

1.4 运动方程补充说明 22

1.4.1 平均化处理 22

1.4.2 平均化处理对平均运动的影响 23

1.4.3 管路流动中的平均化处理 24

1.4.4 组合相方程建模 24

1.4.5 质量、力及能量相互作用项 25

第2章 单个粒子运动 26

2.1 引言 26

2.2 球体绕流 27

2.2.1 高雷诺数球体绕流流动 27

2.2.2 低雷诺数球体绕流流动 29

2.2.3 分子效应 33

2.3 非定常特性的作用 33

2.3.1 粒子非定常运动 33

2.3.2 浓度对附加质量的影响 36

2.3.3 非定常势流流动 36

2.3.4 非定常斯托克斯流动 39

2.4 粒子运动方程 43

2.4.1 运动方程 43

2.4.2 相对运动的大小 47

2.4.3 浓度对粒子运动方程的影响 48

2.4.4 浓度对粒子阻力的影响 49

第3章 空泡与雾滴平动 53

3.1 引言 53

3.2 平动引起的变形 53

3.2.1 量纲分析 53

3.2.2 空泡形状和终端速度 55

3.3 马兰戈尼效应 57

3.4 皮叶克尼斯力 60

3.5 生长或破裂中的空泡 61

第4章 空泡生长及破裂 64

4.1 引言 64

4.2 空泡生长及破裂 64

4.2.1 Rayleigh-Plesset方程 64

4.2.2 空泡内容物 66

4.2.3 不考虑热效应时的空泡生长 69

4.2.4 不考虑热效应时的空泡破裂 71

4.2.5 汽/气泡稳定性 72

4.3 热效应 74

4.3.1 热效应对生长的影响 74

4.3.2 热控制生长 76

4.3.3 空化与沸腾 78

4.3.4 质量扩散对空泡生长的作用 78

4.4 振荡空泡 80

4.4.1 空泡固有频率 80

4.4.2 非线性效应 83

4.4.3 整流质量扩散 84

第5章 空化 86

5.1 引言 86

5.2 空泡空化的主要特点 86

5.2.1 空化初生 86

5.2.2 空化空泡破裂 88

5.2.3 空泡破裂过程中的形状扭曲 90

5.2.4 空化破坏 92

5.3 空化空泡 93

5.3.1 空化空泡观察 93

5.3.2 空化噪声 96

5.3.3 空化发光 101

第6章 沸腾及凝结 102

6.1 引言 102

6.2 水平表面 102

6.2.1 池沸腾 102

6.2.2 核态沸腾 104

6.2.3 膜态沸腾 105

6.2.4 Leidenfrost效应 106

6.3 竖直表面 107

6.3.1 膜态沸腾 108

6.4 凝结 109

6.4.1 膜态凝结 110

第7章 流态 111

7.1 引言 111

7.2 多相流拓扑结构 111

7.2.1 多相流流态 111

7.2.2 流型谱示例 112

7.2.3 泥浆流动流型 115

7.2.4 竖直管路流动 115

7.2.5 流态分类 117

7.3 散布流型的界限 119

7.3.1 散布相的分离与弥散 119

7.3.2 示例：水平管路流动 120

7.3.3 粒子大小及粒子碎裂 122

7.3.4 流动决定空泡大小的例子 122

7.3.5 泡状流动及雾态流动的界限 124

7.3.6 其他泡状流动的界限 125

7.3.7 其他粒子大小的作用 125

7.4 非同质不稳定性 125

7.4.1 散布混合物稳定性 126

7.4.2 竖直流动中的非同质不稳定性 128

7.5 分离流动界限 131

7.5.1 开尔文-亥姆霍兹不稳定性 131

7.5.2 分层流动不稳定性 133

7.5.3 环状流动不稳定性 134

第8章 内部流动能量转换 135

8.1 引言 135

8.2 散布流动中的摩擦损失 135

8.2.1 水平流动 135

8.2.2 同质流动摩擦 137

8.2.3 异质流动摩擦 138

8.2.4 竖直流动 140

8.3 分离流动中的摩擦损失 141

8.3.1 两种组分的流动 141

8.3.2 含有相变的流动 146

8.4 泵和水轮机中的能量转换 149

8.4.1 泵中的多相流 149

第9章 同质流动 153

9.1 引言 153

9.2 同质流动控制方程 153

9.3 声速 154

9.3.1 基本分析 154

9.3.2 高频处的声速 157

9.3.3 具有相变的声速 158

9.4 正压关系式 161

9.5 喷嘴流动 163

9.5.1 一元分析 163

9.5.2 汽/液喷嘴流动 168

9.5.3 凝结震激 171

第10章 考虑空泡动力学特性的流动 174

10.1 引言 174

10.2 基本方程 174

10.3 泡状混合物声学特性 175

10.3.1 分析 175

10.3.2 与试验比较 177

10.4 泡状流动中的激波 179

10.4.1 正激波分析 179

10.4.2 激波结构 182

10.4.3 斜激波 184

10.5 有限空泡群 185

10.5.1 球形空泡群固有模态 185

10.5.2 球形空泡群响应 188

第11章 考虑气体动力学特性的流动 191

11.1 引言 191

11.2 含尘气体控制方程 191

11.2.1 基本方程 191

11.2.2 考虑空气动力学特性的同质流动 192

11.2.3 速度和温度弛豫 194

11.3 正激波 195

11.4 声阻尼 197

11.5 其他线性摄动分析 200

11.5.1 层流流动稳定性 200

11.5.2 波状壁面上的流动 201

11.6 小滑移摄动 202

第12章 雾化 204

12.1 引言 204

12.2 雾化成形分类 204

12.3 海洋雾化 205

12.4 雾化成形 206

12.4.1 空泡雾化成形 206

12.4.2 风剪切雾化成形 207

12.4.3 初始层流射流雾化成形 209

12.4.4 湍流射流雾化成形 210

12.5 单个雾滴的力学特性 214

12.5.1 单个雾滴汽化 214

12.5.2 单个雾滴燃烧 216

12.6 雾化燃烧 219

第13章 颗粒流动 222

13.1 引言 222

13.2 粒子相互作用模型 223

13.2.1 计算机模拟 225

13.3 流型 225

13.3.1 量纲分析 225

13.3.2 流型的流变特性 226

13.3.3 流型边界 228

13.4 慢速颗粒流动 228

13.4.1 运动方程 228

13.4.2 摩尔-库仑模型 229

13.4.3 漏斗流动 229

13.5 快速颗粒流动 231

13.5.1 引言 231

13.5.2 快速流动方程示例 232

13.5.3 边界条件 235

13.5.4 计算机模拟 235

13.6 间质流体的作用 236

13.6.1 引言 236

13.6.2 粒子碰撞 236

13.6.3 间质流体作用分类 238

第14章 漂移通量模型 240

14.1 引言 240

14.2 漂移通量法 241

14.3 漂移通量分析示例 241

14.3.1 竖直管路流动 241

14.3.2 流化床 244

14.3.3 池沸腾危机 245

14.4 管路流动修正 249

第15章 系统不稳定性 251

15.1 引言 251

15.2 系统结构 251

15.3 准静态稳定性 253

15.4 准静态不稳定性示例 254

15.4.1 透平机械喘振 254

15.4.2 Ledinegg不稳定性 255

15.4.3 Geyser（间歇喷泉）不稳定性 256

15.5 浓度波 256

15.6 动态多相流不稳定性 258

15.6.1 动态不稳定性 258

15.6.2 空化泵中的空化喘振 258

15.6.3 返水振荡与凝结振荡 259

15.7 传递函数 262

15.7.1 非定常内部流动法 262

15.7.2 传递函数 263

15.7.3 均匀同质流动 264

第16章 运动波 267

16.1 引言 267

16.2 两种组分的运动波 267

16.2.1 基本分析 267

16.2.2 液窒工况下的运动波速度 269

16.2.3 定常流动中的运动波 270

16.3 两种组分的运动震激 271

16.3.1 运动震激关系式 271

16.3.2 运动震激稳定性 272

16.3.3 可压缩性和相变的作用 273

16.4 运动波分析示例 275

16.4.1 批量沉积 275

16.4.2 空化泵的动力学特性 277

16.5 二元运动波 280

参考文献 282

索引 313