纤维悬浮液的数值模拟研究

　　率变化的相反方向的方式变化，就象Fang等人报告的一样，一种瞬时的悬浮液平衡模型可以被认为是悬浮液平衡模型的扩充。

　　扩散通量模型己经在粘度流中测试过。扩散通量模型比悬浮液平衡模型更简单在很多情况下，它可以被应用于普通流动的数字模拟。在纤维移动模型的**步，我们愿意使用更简单的扩散通量模型。

　　然后它和流动模拟相结合去获得在一个复杂流动领域内非均匀纤维浓度。

　　综合中浓纸浆悬浮液在管道中的流动状态，可归纳为塞流和湍流以及塞流与湍流之间的过渡流；按流动区域可划分为靠近管壁的环流区域和除环流区域以外的主流区域，如所示。

　　压力损失与流速的关系湍流两相流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性流体运动，这种流动表现出非常复杂的流动状态，两相湍流则更添了复杂性。虽然两相流学科近30年来才逐渐形成，但涉及两个流动问题的研究己有一百多年历史，描述两相流动的数学模型也从简单到复杂逐渐发展起来。目前己有：无量纲模型；漂移流模型；单颗粒模型；单流体模型；小滑移模型；多尺度作用模型；随机轨道模型；连续介质一轨道模型；双流体模型。两相湍流模型的建立和完善现仍处在发展阶段，许多问题还有待于进一步研究和探索。目前为止，在纤维移动方面，还没有完整的理论和数值模拟工作。

　　在对纤维悬浮液两相流动进行具体分析之前，首先还需要建立起悬浮液两相流动的经验理论模型。

　　出的*简单的二相流体模型，该模型假设多相流体中所有粒子的时均速度完全等同于所在位置流体的速度分布，流体相与粒子相之间无相对速度，两相间的作用力可忽略不计。即认为固相粒子与液相具有完全一致的流态即流场分布。根据这种模型，只需求出流体相的速度、压力等流场参数，即得到固相粒子在同样条件下的参数而不需对固相进行单独求解适合于粒度极小颗粒的二相流动。

　　Drew提出了小滑移连续介质模型，认为固液两相之间存在有相间的相对滑移，并认为是流体的运动带动了粒子的运动，而离子的滑移主要是粒子扩散的结果。

　　3滑移扩散连续介质模型：在小滑移连续介质模型基础上，Spalding（1980）提出了两相流动的滑移扩散连续介质模型，该模型的主要特点是，认为固液两相之间由于初始动量的不同引起的本身速度的不同是构成两相间产生滑移的主要部份，而引起的扩散漂移则只占其中的一小部份，处于次要地位，也就是说，相间的滑移是由于粒子相本身的宏观运动引起的质量迁移而产生的。

　　由于在纸浆悬浮液中，固态纤维属于大径颗粒，具有较大的外表面积，在流动过程中由于流动阻力及惯性运动的影响，两相之间存在着一定的速度差异，这种差异首先表现在纤维相有沿流动主流方向相对于液相的跟随性，以及由于跟随性和纤维旋转引起的使纤维同时具有的沿主流方向垂直的扩散运动。在这种跟随和扩散的运动中，沿主流方向的跟随运动占主要地位，并影响和决定着扩散运动的程度和规模。因此，在纸浆悬浮液的研究模型中选择滑移扩散连续介质模型是符合实际的。

　　纤维悬浮液流动模拟是一个受到挑战的研究领域。在这个领域内有两个基本的问题：（a）相关连续性方程的选择，（b）有力而准确数学方法的推导。在跟踪单个粒子的行为，它也不要求封闭近似，而且它能提供在纤维的高体积密度优良的解。

　　DAVSS有限元方法被用于解决流体动力学。BCF降小球的流动，而且被模拟的相对粘性和Milliked等人的试验数据符合得很好。

　　在悬浮液力学的中心问题就是要寻求一个合适的连续性关系，通过这种关系，纤维悬浮液的宏观流变特性能够从特性的关系和粒子的方位（比如几何形状、空间分数、和方位）预测出来，也就是提出微观结构模型方法，使它能够建立纤维悬浮液的微观结构特性和宏观流变行为的直接联系。通常，一个对于悬浮液和纤维悬浮液的严格理论框架己经建立了，随着Doi的著作，Batchelor，Hinch和Leal，Dinh和Armstrong，Lipscomb等人，Folgar和Tucker，Phan*Thien.从这些研究中得出的连续方程的函数组成与源于Ecksen和Hand的早期著作的连续力学函数组成非常相似。对于一个在牛顿流体中独立刚性球体的行为，所有连续模型的起始点都是Jeffery的演化方程。对于稀释液，忽视粒子间的作用力是正确的，Jeffery的理论也是可用的。对于非稀释液，无论怎样，粒子与粒子间的作用力必须被考虑的，而这种作用力是影响流动行为的。对浓纤维悬浮液，Folgai和Tucker提出了一个演化方程，通过对Jeffery方程加一个扩散项来考虑粒子与粒子间的作用力。Dinh和Armstrong讨论了非Brownian粒子的动力学，而且得出了一个对于半稀释液适用的连续性方程，这个模型也考虑了粒子与粒子间的作用力和用一个分配系数来评价方位状态。

　　在对于纤维悬浮液的相关的微观结构模型的构造中，我们需要一个对于浓纤维悬浮液可靠的半稀释液数字模拟来提供指导，除此之外，数字模拟也提供了大量实验不能提供的数据。Yamane提出了一种方法去模拟剪切流动的纤维悬浮液，在这种流动中，相邻纤维的润滑力模拟短范围的作用力。在这种模拟中，长范围的作用力被忽略了。平均化的数值模拟结果可以对Folgar和Tucker的扩散系数提供数字的价值，当与Folgar和Tucker的实验数据比较来看，这个数值好象太低。在稀释液和半稀释液中，Koch和Shaqfeh计算了纤维线性剪切流动的平均旋转。他们得出结论：Jeffery的理论继续提供一个很好的纤维旋转的近似值，即使是在半稀释液中。Rahnama等人己经用Smoluchowski方程模拟了Jeffery的理论，这个理论和微小体近似被用来研究在纤维方位中流体动力相互作用的影响。

　　越南副总理阮功丹率团考察凤凰纸业公司李慧梅广西南宁凤凰纸业有限公司应我国政府的邀请，越南政府副总理阮功丹率团一行36人到广西壮族自治区考察，并于10月22日到南宁凤凰纸业公司。南宁市副市长黄家仁、凤凰纸业公司总经理段小敏、党委书记戴建军等，陪同阮副总理一行考察了原料场、化浆、浆板车间，并在公司会议室进行了会谈。

　　在化浆车间DCS操作室，越南政府阮副总理用流利的中国话询问了生产工艺情况。在浆板车间，阮副总理拿起一张刚生产出的漂白浆板，仔细察看了浆板的质量。在一楼会议室，公司总经理段小敏向贵宾详细地介绍了企业的情况并回答了阮副总理提出的关于企业投资、原料成本、生产工艺、市场营销等问题，宾主在热情友好的气氛中进行了近30分钟的会谈。当阮副总理步出会议室，见公司大厅内挂着“无毒单位”的牌子时，称赞公司禁毒工作抓得好。*后，宾主双方高兴地合影留念。