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第1章 概述1

1.1 多相流的定义1

1.2 多相流的分类1

1.3 多相流的应用2

1.4 多相流的测量技术4

1.5 多相流的模型和模拟5

参考文献6

第2章 光纤探头技术7

2.1 光纤探针的测量原理7

2.2 光纤探针的结构及其分类7

2.3 双探头光纤探针9

2.3.1 光纤探头系统的组成9

2.3.2 信号分析及算法10

参考文献14

第3章 超声多普勒测速仪（UDV）技术15

3.1 UDV测速原理15

3.2 非接触式测量的壁面效应校正17

3.3 液固体系固含率的测量20

3.4 气液体系液速和气泡速度的测量23

参考文献27

第4章 激光多普勒测速仪（LDV）技术28

4.1 LDV测速原理28

4.2 光学外差检测系统30

4.3 LDV在固液搅拌体系中的应用32

4.4 LDV在气液体系中的应用36

参考文献37

第5章 粒子图像测速仪（PIV）技术38

5.1 PIV技术原理38

5.2 粒子图像处理方法41

5.2.1 低颗粒浓度图像处理方法41

5.2.2 高颗粒浓度图像处理方法41

5.3 体视PIV技术（2D-3C PIV）44

5.4 三维立体PIV技术（3D-3C PIV）47

5.4.1 图像捕集和粒子图像重构48

5.4.2 粒子配对和速度场重构52

5.5 微PIV技术（micro-PIV）54

5.5.1 micro-PIV测速原理55

5.5.2 micro-PIV测速方法55

5.5.3 micro-PIV图像数据的预处理55

5.5.4 micro-PI V的应用56

参考文献58

第6章 激光诱导荧光（LIF）技术61

6.1 LIF技术的测试原理61

6.2 LIF技术的实现方式与主要设备62

6.3 PLIF技术在浓度场测量中的应用64

6.4 PLIF技术在渐扩固体表面上的液膜混合中的应用65

6.5 PLIF技术在毫米通道的快速射流混合中的应用72

6.6 PLIF技术在高黏度搅拌体系中的应用79

6.7 反应流PLIF技术在毫米通道中的应用84

6.8 搅拌釜内的反应流动测量91

6.9 三维LIF技术的应用97

参考文献97

第7章 过程层析成像技术100

7.1 过程层析成像技术简介100

7.2 适用于轴对称两相流的一维CT测试技术的研究应用101

7.2.1 1D-XCT技术的算法原理及程序实现103

7.2.2 1D-XCT技术的测试效果及评价105

7.3 多相流快速XCT测试技术的研究应用108

7.3.1 GA-XCT技术的算法原理及程序实现109

7.3.2 GA-XCT技术的数值仿真验证112

7.3.3 GA-XCT技术的静态实验验证115

7.4 ECT技术在多相流场测量中的研究应用118

7.4.1 ECT技术的测量原理及主要研究进展118

7.4.2 ECT技术的实际应用及主要挑战119

参考文献119

第8章 气液体系的双流体模型124

8.1 流动模型的两种描述方法124

8.2 双流体模型125

8.3 相间作用力126

8.4 湍流模型128

8.4.1 标准k-ε模型及其修正128

8.4.2 RNG k-ε模型130

8.4.3 Realizable k-ε模型131

8.4.4 RSM模型131

8.5 双流体模型的数值解法132

参考文献133

第9章 CFD-PBM耦合模型136

9.1 CFD-PBM耦合模型描述136

9.1.1 双流体模型基本方程137

9.1.2 群体平衡方程137

9.1.3 相间作用力138

9.1.4 湍流模型139

9.2 群体平衡模型139

9.3 PBM求解方法141

9.4 气泡聚并模型143

9.4.1 由湍流涡体引起的聚并144

9.4.2 由气泡尾涡作用引起的聚并146

9.4.3 由气泡上升速度差引起的聚并147

9.5 气泡破碎模型147

9.5.1 由湍流涡体碰撞引起的破碎150

9.5.2 大气泡由于表面不稳定引起的破碎155

9.6 其他气泡聚并和破碎模型155

9.6.1 Prince和Blanch的模型155

9.6.2 Luo和Svendsen模型156

9.6.3 Lehr模型157

9.7 计算结果与讨论157

9.7.1 气泡破碎速率157

9.7.2 子气泡大小分布158

9.7.3 气泡大小分布160

9.7.4 流区转变162

9.7.5 CFD-PBM耦合模型计算结果165

9.8 小结172

参考文献172

第10章 气固体系的双流体模型175

10.1 气固体系双流体模型的建立175

10.2 颗粒相动量方程的封闭176

10.2.1 颗粒相黏度176

10.2.2 颗粒相压力177

10.3 颗粒动力学理论模型及研究进展177

10.3.1 基于颗粒动力学理论的气粒双流体模型178

10.3.2 层流气相-层流颗粒相179

10.3.3 湍流气相-层流颗粒相180

10.3.4 湍流（层流）气相-湍流颗粒相180

10.4 k-ε-kp-Θ气粒湍流双流体模型181

10.5 k-ε-k p-εp -Θ气粒双流体模型183

10.6 垂直气固两相流的模型预测185

10.6.1 下行床气固两相流动的模型预测185

10.6.2 提升管中气固两相流动的模型预测187

参考文献190

第11章 CFD-DEM模型192

11.1 DEM原理及其应用192

11.2 CFD-DEM耦合方法及其在多相流领域的应用210

参考文献224

第12章 格子玻尔兹曼方法230

12.1 格子玻尔兹曼方法原理230

12.2 多相和多组分流体的格子玻尔兹曼方法233

12.3 格子玻尔兹曼方法的边界处理234

12.4 LBM在气液体系的应用236

12.4.1 格子玻尔兹曼拟势能模型237

12.4.2 基于拟势能模型的气泡模拟238

12.4.3 状态方程对密度比的影响241

12.4.4 状态方程对伪速度的影响243

12.4.5 单（多）组分拟势能模型244

12.4.6 气泡行为模拟245

12.4.7 基于LBM的气液双流体模型252

12.4.8 小结257

12.5 LBM在液液体系的应用258

12.5.1 不互溶体系析出模拟258

12.5.2 瞬间初始线源一维扩散258

12.5.3 微通道内液滴行为的研究259

12.5.4 微液滴内部混合行为的研究260

参考文献261

第13章 CFD耦合基元反应动力学模拟266

13.1 CFD耦合基元反应动力学模拟的基本原理266

13.2 CFD耦合基元反应动力学模拟的实现267

13.2.1 CFD耦合基元反应动力学模型的建立267

13.2.2 CFD耦合基元反应动力学模型的求解271

13.3 CFD耦合基元反应动力学模拟的应用274

参考文献288

索引289