Abstract A second order closure scheme is developed for the numerical prediction of isothermal, non‐reacting, mono‐dispersed, dilute gas‐particle turbulent shear flows. The model is based on the two‐equation (κ‐ϵ) turbulence model developed for calculating the analogous gas‐phase flows. Contrary to passive additives in a single phase flow, the particles will affect the turbulence structure of the continuous phase. Thus, the κ‐ϵ model has been modified to account for the presence of the dispersed particles. In particular, the particles increase the dissipation rate because of the relative velocity fluctuations between the two phases. New proposals for these added effects based on particle size and loading are added to these equations. The resulting model is used to compute the axisymmetric jet in its developing region. The calculated jet spreading rate, centre‐line velocity decay and entrainment rate are all in excellent agreement with published experimental data. Calculated turbulence quantities such as the kinetic energy and mean Reynolds shear stress are greatly reduced from their “clean jet” levels by the presence of the particles in good agreement with the available experimental data.
On a mis au point un schéma de fermeture de second ordre pour la prévision numérique d'écoulements de cisaillement en régime turbulent de systèmes dilués gaz‐particules, isothermes, non réagissantes et mono‐dispersées. Le modèle est basé sur le modèle de turbulence κ‐ϵ, à deux équations, développé pour calculer les écoulements analogues en phase gazeuse. Contrairement aux adjuvants passifs dans un écoulement monophasique, les particules affectent la structure de la turbulence de la phase continue. Aussi, on a modifié le modèle κ‐ϵ. pour tenir compte de la présence des particules dispersées. Les particules augmentent particulièrement la vitesse de dissipation à cause des fluctuations de la vitesse relative entre les deux phases. On a ajouté à ces équations des éléments nouveaux basés sur les dimensions des particules et sur la charge pour tenir compte de ces effets additionnels. Le modèle résultant est utilisé pour calculer par ordinateur, un jet axisymétrique dans la zone de développement. La vitesse de déploiement du jet calculée, la diminution de la vitesse sur l'axe et la vitesse d'entraînement se comparent toutes très bien avec les résultats expérimentaux publiés dans la littérature. Les quantités calculées relatives à la turbulence, telles que l'énergie cinétique et la contrainte de cisaillement de Reynolds moyenne, sont fortement réduites par rapport à leurs valeurs dans le cas de “jets propres” à cause de la présence des particules et ce, en accord avec les résultats expérimentaux disponibles.