氣固流化床內(nèi)的流動是典型的稠密氣固兩相流動,準確求解顆粒與流體之間的四向耦合作用是模擬這類流動的關(guān)鍵。直接數(shù)值模擬由于直接求解亞顆粒尺度上的流體瞬時運動控制方程,并且通過顆粒表面的無滑移速度邊界條件考慮相間的耦合作用,所以具有較高的計算精度,適合被用來研究氣固流化床內(nèi)的微觀流動機理,以及將它得到的結(jié)果作為基準數(shù)據(jù)用來檢驗或改進傳統(tǒng)的雙流體方法和計算流體力學耦合離散單元方法中采用的宏觀模型。本文針對原有的多重直接力內(nèi)嵌邊界方法中存在顆粒的有效水力直徑大于顆粒的真實直徑的問題,基于拉格朗日力點內(nèi)縮策略改進了內(nèi)嵌邊界方法。新方法可根據(jù)顆粒雷諾數(shù)和計算網(wǎng)格尺寸動態(tài)地修正流場內(nèi)每個顆粒的有效水力直徑,這既可以提高顆粒曳力計算的準確性,又可以改善顆粒周圍流場的模擬。同時,新方法還具有良好的網(wǎng)格無關(guān)性能,這為大規(guī)模顆粒流系統(tǒng)的準確模擬奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨后,新的內(nèi)嵌邊界方法又被加入了完整的軟球碰撞模型以模擬顆粒碰撞過程,加入了多分散顆粒模擬策略以模擬不同尺寸的顆粒之間的相互作用。以上方法/策略都經(jīng)過了多個算例的計算驗證。應(yīng)用改進和拓展后的內(nèi)嵌邊界方法,本文對小尺度淺層鼓泡床和深層鼓泡床內(nèi)的顆粒流動特...

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【部分圖文】：

圖１．１氣固兩相流分類及相間相互作用情況（ＶａｎｄｅｒＨｏｅｆｅｔａｌ．，２００６）??

大學博士學位論文?１變得頻繁，顆粒碰撞會顯著地影響顆粒運動，因此除了考慮氣流與顆粒向耦合外還要考慮顆粒與顆粒之間的相互作用（四向輻合，ｆｏｕｒ－ｗａｙ?ｃｏｕｐａｎｄｅｒＨｏｅｆｅｔａｌ．，２００６；王則力，２０１０；房明明，２０１３；楊世亮，２０１４）Ｏｎｅ－ｗａｙ?ｃｘＨｊｐ....

圖１．３多尺度模擬策略中的主要數(shù)值方法的求解尺度示意圖（Ｄｅｅｎ＆Ｋｕｉｐｅｒｓ，??

?ｅｑｕａｔｉｏｎ?ａｐｐｒｏａｃｈ?ｔｏ??ｐｅｒｆｏｒｍ?ｄｅｖｉｃｅ－ｓｃａｌｅ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ??圖１．２稠密氣固兩相流系統(tǒng)的多尺度特性（Ｔｅｎｎｅｔｉ＆Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ，２０１４）??表Ｕ多尺度模擬策略中的主要數(shù)值方法及其特點（ＶａｎｄｅｒＨｏｅｆｅｔａ....

圖１．２稠密氣固兩相流系統(tǒng)的多尺度特性（Ｔｅｎｎｅｔｉ＆Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ，２０１４）??

（ａ）?ＴＦＭ?（ｂ）?ＣＦＤ－ＤＥＭ?（ｃ）?ＤＮＳ??圖１．３多尺度模擬策略中的主要數(shù)值方法的求解尺度示意圖（Ｄｅｅｎ＆Ｋｕｉｐｅｒｓ，??２０１３）??４??

圖２．１本文采用的流場并行算法的一維示意圖??

各個子區(qū)域之間的數(shù)據(jù)交換采用ＭＰＩ通信函數(shù)（Ｇｒｏｐｐｅｔａｌ．，１９９９）來處??理。??為便于說明，現(xiàn)將三維問題降維到如圖２．１所示的一維情況。假設(shè)子區(qū)域１??與子區(qū)域２在物理空間上相鄰。根據(jù)２．１．２節(jié)介紹的離散格式，子區(qū)域２內(nèi)的１？３??號網(wǎng)格點在其區(qū)域內(nèi)屬于邊界點，在求....

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