本书以流体力学、热力学、传热传质学和燃烧学等理论为基础, 介绍两相与多相流动力学的基本概念、分析方法等基本理论及工程应用知识。全书内容分为十章, 包括绪论和多相流基本参数及流型、多相流基本方程、离散相动力学、雾化及液滴力学特性、气液两相流与传热传质、空化理论及其在流体机械中的应用、荷电多相流、多相流测量技术、多相流数值计算方法和两相与多相流动力学。

1. 1 多相流的定义及分类 /1
1. 1. 1 多相流的定义 /1
1. 1. 2 多相流的分类 /1
1. 2 多相流研究概述 /2
1. 2. 1 多相流研究科学价值 /2
1. 2. 2 多相流研究现状 /3
1. 3 多相流的特点和研究方法 /4
1. 3. 1 多相流的特点 /4
1. 3. 2 多相流的研究方法和理论模型 /4
1. 4 多相流研究的应用背景 /6
1. 4. 1 在化学工 程中的应用 /6
1. 4. 2 在水利 、水力中 的应用 /7
1. 4. 3 在管道输送工程中的应用 /9
1. 4. 4 在制冷 、低温系统中的应用 /11
1. 4. 5 在航天工业中 的应用 /12
1. 4. 6 在新能源转化中 的应用 /14



2. 1 多相流基本参数及其计算方法 /15
2. 1. 1 气液两相流基本参数 /15
2. 1. 2 含颗粒的两相流动基本参数 /18
2. 1. 3 颗粒的描述 /21
2. 2 多相流流型的基本知识及识别方法 /25
2. 2. 1 流型的基本知识 /25
2. 2. 2 流型的分类方法 /25
2. 2. 3 流型的识别方法 /26


2 多相流理论及工程应用

2. 2. 4 流型识别方法的选择 /27
2. 3 流型和流型图例 /28
2. 3. 1 气液两相流流型 /28
2. 3. 2 液液两相流流型 /35
2. 3. 3 液固两相流流型 /36
2. 3. 4 气 固两相流流型 /37
2. 3. 5 气液液三相流流型 /37
习题 /39



3. 1 质量守恒连续性方程 /40
3. 2 动量守恒连续性方程 /41
3. 3 分散相动量方程 /43
3. 4 能量守恒方程 /44
习题 /47



4. 1 颗粒的受力分析 /48
4. 1. 1 惯性力 /48
4. 1. 2 阻力 /48
4. 1. 3 重力和浮力 /49
4. 1. 4 压力梯度力 /49
4. 1. 5 虚假质量力 /49
4. 1. 6 Basset力 /49
4. 1. 7 Magnus升力 /50
4. 1. 8 Saffman升力 /50
4. 1. 9 热泳力 、光电泳力 、声泳力 /50
4. 1. 10 静电力 /50
4. 2 颗粒的阻力特性 /51
4. 2. 1 单颗粒的阻力 /51
4. 2. 2 颗粒群的阻力 /52
4. 3 颗粒的松弛过程 /53
4. 3. 1 松弛现象 /53
4. 3. 2 单颗粒的松弛 /54


目 录 3

4. 4 颗粒的沉降与悬浮 /55
4. 4. 1 沉降现象 /55
4. 4. 2 悬浮现象 /58
习题 /58

\t第 5 章 雾化及液滴力学特性

5. 1 雾化成形 /59
5. 1. 1 空泡雾化成形 /59
5. 1. 2 风剪切雾化成形 /60
5. 1. 3 初始层流射流雾化成形 /61
5. 1. 4 湍流射流雾化成形 /62
5. 2 单个雾滴的力学特性 /65
5. 2. 1 雾滴汽化 /65
5. 2. 2 雾滴燃烧 /66 习题 /69
\t气液两相流与传热传质

6. 1 汽泡动力学 /70
6. 1. 1 汽泡在温度均匀的过热液体中的成长 /71
6. 1. 2 汽泡在加热壁面附近的非均匀温度场中 的成长 /77
6. 1. 3 汽泡从加热面上的脱离 /81
6. 1. 4 汽泡的聚并和上升运动 /83
6. 2 单气泡的形成 /86
6. 3 密集鼓泡 /93
6. 3. 1 密集鼓泡中 的湍流描述 /94
6. 3. 2 密集鼓泡中 的气泡尺寸 /95 习题 /97
\t空化理论及其在流体机械中的应用

7. 1 空化参数与空化初生 /98
7. 1. 1 空化参数 /98
7. 1. 2 空化初生 /100
7. 1. 3 空化初生换算 /103
7. 1. 4 泵性能 /104



4 多相流理论及工程应用

7. 1. 5 叶轮空化的类型 /106
7. 2 空化空泡动力学 — 空化空泡的生长和破裂 /109
7. 3 空化破坏和空化噪声 /112
7. 3. 1 空化破坏 /112
7. 3. 2 空化破坏机理 /114
7. 3. 3 空化噪声 /115
习题 /120

\t第 8章 荷电多相流

8. 1 荷电多相流基本概念 /121
8. 1. 1 静电现象 /121
8. 1. 2 静电场 /122
8. 1. 3 导体与电介质(绝缘体) /123
8. 2 荷电多相流理论基础 /124
8. 2. 1 荷电单颗粒动力学模型 /124
8. 2. 2 荷电两相湍流模型 /127
8. 2. 3 高压静电场 /133
8. 3 荷电多相流的应用 /135
8. 3. 1 静电雾化 /135
8. 3. 2 静电除尘 /149
8. 3. 3 静电脱硫 /154
习题 /161



9. 1 光纤探头测量技术 /163
9. 1. 1 光纤探针法的测量原理 /163
9. 1. 2 光纤探针的结构及其分类 /163
9. 1. 3 光纤探头系统的组成 /164
9. 2 超声多普勒测速(UDV) 技术 /166
9. 2. 1 UDV技术原理 /166
9. 2. 2 气液体系液速和气泡速度的测量 /167
9. 3 激光多普勒测速(LDV) 技术 /168
9. 3. 1 LDV技术原理 /169
9. 3. 2 光学外差检测系统 /171
9. 3. 3 LDV技术在气液体系中 的应用 /172


目 录 5

9. 4 粒子图像测速(PIV) 技术 /174
9. 4. 1 PIV技术原理 /174
9. 4. 2 粒子图像处理方法 /177
9. 4. 3 体视 PIV(2D-3CPIV) 技术 /180
9. 4. 4 三维立体 PIV(3D-3CPIV) 技术 /182
9. 4. 5 微 PIV(micro-PIV) 技术 /182
9. 5 激光诱导荧光(LIF) 技术 /183
9. 5. 1 LIF技术的测试原理 /183
9. 5. 2 LIF技术的实现方式与主要设备 /184
9. 6 过程层析成像(PT) 技术 /186
习题 /187



10. 1 气液体系的双流体模型 /188
10. 1. 1 流动模型的两种描述方法 /188
10. 1. 2 双流体模型 /189
10. 1. 3 相间作用力 /190
10. 1. 4 湍流模型 /192
10. 1. 5 双流体模型的数值解法 /196
10. 2 CFD-PBM 耦合模型 /197
10. 2. 1 CFD-PBM 耦合模型描述 /197
10. 2. 2 群体平衡模型 /201
10. 2. 3 PBM 求解方法 /203
10. 2. 4 气泡聚并模型 /205
10. 2. 5 气泡破碎模型 /206
10. 3 CFD-DEM 模型 /209
10. 3. 1 DEM 原理及其应用 /209
10. 3. 2 CFD-DEM 耦合方法及其在多相流领域的应用 /215
10. 4 格子玻尔兹曼方法 /218
10. 4. 1 格子玻尔兹曼方法原理 /218
10. 4. 2 多相多组分流体的格子玻尔兹曼方法 /221
10. 4. 3 格子玻尔兹曼方法的边界处理 /222
习题 /224

参考文献 /225