李 洋，夏振华

(浙江大学 航空航天学院 流体工程研究所，杭州 310027)

0 引 言

含颗粒多相流现象广泛存在于自然界和工业生产中，例如流化床、煤燃烧、种子干燥技术、粉体悬浮液输运、颗粒分离[1-2]、岩土矿石开采中的多孔介质流动等[3]。理解这种类型的多相流对于基础研究和工程应用都是至关重要的。

很多学者对简单流动中的颗粒运动进行了大量的研究，诸如颗粒在管道中的沉降[4-5]、颗粒在库特流中的运动[6-8]和颗粒在管道中的惯性迁移[9-12]。后者称为惯性聚焦现象， 其广泛地应用于微通道设备中有限尺寸颗粒的控制和分离[13-14]。在与管道相连的方腔内，Khojah 等[15]发现大（小）颗粒在高雷诺数时向外（内）迁移，而低雷诺数时大（小）颗粒的轨迹靠近（远离）涡中心。Haddadi 等[16]和Jiang 等[17]也考虑了不同纵横比的方腔的工况，这些工况也可以用来实现颗粒的分离。

学者们采用实验方法[18-21]和数值方法[22-27]对顶盖驱动方腔流进行研究。方腔几何形状简单，但是里面的流动表现出丰富的物理特征，被认为是数值验证的基准算例。关于无悬浮颗粒的顶盖驱动方腔流的更多信息，可参阅Shankar 和Deshpande 的综述[28]。

所有边界上的壁面约束使得顶盖驱动方腔流动不同于简单的槽道流动、管道流动。关于含颗粒的槽道流、管道流的研究已经发表了很多，但是对含颗粒的顶盖驱动方腔流的研究却很少。Tsorng 等[29]采用立体成像方法实验研究了中性悬浮颗粒在顶盖驱动方腔中的长时间运动轨迹（塑料球形颗粒直径为3 mm，方腔高度为10 cm）：颗粒在方腔一侧做螺旋运动；……