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計算流體力學CFD-DEM模擬的算法流程

來源：測試GO 時間：2022-11-10 11:57:53 瀏覽：5964次

計算流體力學CFD-DEM常用來模擬氣固或液固多相流。由于直接跟蹤顆粒的運動，該方法可以方便的用來研究：

1）顆粒在反應器中的停留時間分布；

2）多粒徑系統(tǒng)的混合和離析；

3）計算顆粒-顆粒，顆粒-壁面的碰撞力。

移動壁面的S彎的顆粒流

計算流體力學CFD-DEM的計算流程主要包括：

1）初始化

初始化操作主要包括：

1. 讀入計算參數(shù)

2. 申請內(nèi)存空間

3. 初始化流場和顆粒

4. 構建顆粒鄰居列表以及顆粒流體網(wǎng)格映射關系。

【注：在初始化顆粒位置時，要保證顆粒-顆粒以及顆粒-壁面無重疊。】

2）流體相計算

流體相計算使用壓力耦合方程組的半隱式方法（SIMPLE）該計算流程和單相流的計算相同，流體網(wǎng)格中的流體體積分數(shù)和平均顆粒速度由顆粒位置信息顯式插值計算得到。

【注：在進行計算時，顆粒的速度、位置等保持不變。】

3）顆粒相計算

當流場收斂后，進行顆粒相的計算，主要包括以下8個子步驟：

1.顆粒-顆粒、顆粒-壁面碰撞力計算；

2.計算流體壓力梯度力和曳力；

3.更新顆粒速度和位置；

4.多進程并行計算時，傳遞進程邊界顆粒信息；

5.更新顆粒鄰居列表；

6.更新顆粒-流體網(wǎng)格映射關系；

7.更新顆粒-流體網(wǎng)格插值系數(shù)；

8.更新流體網(wǎng)格中流體體積分數(shù)。

一般情況下，由于流體的計算時間步長大于顆粒計算時間步長，以上1-8步需要重復多次，但在每一步的計算中，流體的速度、密度和壓力分布保持不變。當顆粒和流體的時間同步后，停止顆粒的計算轉為流體的計算。重復以上步驟，直到達到預先設定的模擬時間。

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