化工过程中介尺度湍流模型研究

项目名称： 化工过程中介尺度湍流模型研究

项目编号： No.91434113

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王利民

作者单位： 中国科学院过程工程研究所

项目金额： 80万元

中文摘要： 湍流是化工中常见的复杂物理现象，广泛应用于强化传热、传质和化学反应过程。湍流是世纪性难题，湍流模型是解决工程湍流问题的一个主要途径。本研究拟将能量最小多尺度（EMMS）模型的研究思路拓展到单相湍流的研究，提出一个新的湍流模型 — 介尺度湍流模型。该模型借鉴两相流分相的思想，视单相复杂流动由湍流流体成分和层流流体成分组成，分离出湍流的介尺度结构；利用湍流稳定性条件封闭湍流，考虑介尺度涡团结构对湍流粘度系数的影响；并耦合计算流体力学（CFD），用于方腔流、台阶流等流动过程的数值研究，对比可靠的实验数据进行验证；最后，基于图形处理器（GPU）开发此模型的软件平台，提升工程湍流问题模拟的空间和时间尺度，实现化工设备内复杂流动的动态模拟。通过本项目的研究，将建立以介尺度科学为核心的物理模型和分析手段，架起基础湍流和工程湍流研究间的桥梁，为工程复杂流动的模拟提供一种新的湍流模型。

中文关键词： 湍流；竞争中协调；EMMS湍流模型；介尺度；计算流体力学

英文摘要： Turbulence is a common complex physical phenomena in chemical engineering, which is widely applied for the intensification of heat and mass transfer, and chemical reaction. Turbulence is the so-caled century lasting difficult problem，and turbulence model

英文关键词： Turbulent flows；Compromise-in-competition；EMMS-based turbulence model；Meso-scale；Computational fluid dynamics