CFD-DEM耦合计算中的体积分数算法

作者：刘德天; 傅旭东; 王光谦

来源：清华大学学报, 2017, 57(07): 720-727.

DOI：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2017.25.028

• CFD-DEM耦合
• 体积分数
• 特征点剖分
• 并行计算
• 计算效率

CFD-DEM耦合方法已越来越广泛地应用于多相流研究,流体体积分数模型是其连接宏观尺度(连续介质)与微观尺度(离散介质)的桥梁。该文提出了一种基于特征点剖分的SKM(statistical kernel method)改进型体积分数算法,通过在颗粒空间影响范围的三维方向上布置特征点,实现对所影响CFD网格的标记和对颗粒体积的分解,将CFD网格的迭代搜索转化为空间特征点的识别;结合算法参数优化,有效解决传统算法在并行计算中内部边界处的截断误差,显著提升计算效率。数值实验表明:改进的算法可以有效处理颗粒粒径D与CFD网格尺寸L相当时的情形,覆盖传统的颗粒不解析(unresolved particle,L>>D)耦合方法与颗粒解析(resolved particle,D>>L)耦合方法间的过渡区域。该算法有助于拓展CFD-DEM耦合计算中颗粒粒径的适用范围,在大规模固液耦合模拟计算中具有广泛应用前景。

• 单位
  水沙科学与水利水电工程国家重点实验室; 清华大学