基于直接力浸入边界法的不同形状颗粒沉降直接数值模拟研究

发布时间：2021-01-14 09:15

　　颗粒的自由沉降问题在自然界及工业生产中都极为常见。本研究使用直接力浸入边界法针对三种不同形状的颗粒在不同情况下沉降做了一系列直接数值模拟。首先,通过单个球形颗粒自由沉降模型验证了该方法的准确性。然后对单个球、椭球和立方体的绕流与沉降特性进行模拟研究,同时讨论了颗粒刚体假设（rigid body assumption—RBA）对结果精确性的影响。接着对不同形状的线形排列双颗粒和三颗粒沉降特性进行模拟研究。模拟结果表明:（1）雷诺数低于300时,单个球形颗粒的沉降在绕流时也会发生尾流不稳定现象。单个椭球沉降雷诺数200左右时颗粒出现旋转。单个立方体颗粒沉降尾流不稳定变化时的雷诺数大于球和椭球。（2）双颗粒模型中牵引前期颗粒间距均会小幅增大,粘度较小的流体中,增大幅度显著。不同形状的双颗粒沉降时的牵引、接触、翻滚行为各有异同。颗粒间的初始间距在一定范围内,线形排列双颗粒模型均能发生牵引、接触、翻滚。（3）从下至上编号依次为1、2、3的不同形状线形排列三颗粒模型中的1号和2号颗粒能够发生牵引、接触、翻滚运动。3号颗粒的引入加速1号与2号颗粒的牵引、接触、翻滚运动。线形排列三颗粒的沉降比双颗粒的... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 颗粒沉降研究
        1.2.2 颗粒流动数值模拟方法
    1.3 课题研究方法和研究内容
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 研究内容
第2章 物理模型与直接力浸入边界法
    2.1 物理模型
    2.2 直接力浸入边界法
    2.3 模拟方法的验证
第3章 单个球、椭球和立方体颗粒绕流与沉降特性
    3.1 单个球形颗粒绕流和沉降特性研究
        3.1.1 单个球形颗粒绕流
        3.1.2 单个球形颗粒沉降
    3.2 单个椭球回转体绕流和沉降特性研究
        3.2.1 单个椭球颗粒绕流
        3.2.2 单个椭球颗粒沉降
    3.3 单个立方体颗粒绕流和沉降特性研究
        3.3.1 单个立方体颗粒绕流
        3.3.2 单个立方体颗粒沉降
    3.4 刚体假设对不同形状颗粒沉降的影响
    3.5 本章小结
第4章 不同形状的线形排列双颗粒沉降特性
    4.1 双球颗粒沉降特性研究
        4.1.1 流体粘度对双球颗粒沉降的影响
        4.1.2 不同初始相对间距对双球颗粒沉降的影响
    4.2 双椭球回转体颗粒沉降特性研究
        4.2.1 流体粘度对对线形排列双椭球颗粒沉降的影响
        4.2.2 不同初始相对间距对双椭球颗粒沉降的影响
    4.3 双立方体颗粒沉降特性
        4.3.1 流体粘度对对线形排列双立方体颗粒沉降的影响
        4.3.2 不同初始相对间距对双立方体颗粒沉降的影响
    4.4 本章小结
第5章 不同形状的线形排列多颗粒沉降特性
    5.1 线形排列多球颗粒沉降特性
        5.1.1 线形排列多球颗粒沉降
        5.1.2 流体粘度对线形排列三球颗粒沉降的影响
        5.1.3 不同初始相对间距对线形排列三球颗粒沉降的影响
        5.1.4 线形排列双球与三球颗粒沉降对比
    5.2 线形排列三椭球回转体颗粒沉降特性
        5.2.1 流体粘度对线形排列三椭球颗粒沉降的影响
        5.2.2 不同初始相对间距对线形排列三椭球颗粒沉降的影响
        5.2.3 线形排列双球与三椭球颗粒沉降特性对比
    5.3 线形排列三立方体颗粒沉降特性
        5.3.1 流体粘度对线形排列三立方体颗粒沉降的影响
        5.3.2 不同初始相对间距对线形排列三立方体颗粒沉降的影响
        5.3.3 线形排列双球与三立方体颗粒沉降特性对比
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 论文创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》解读[J]. 陈蕾,谢俊刚.  医药导报. 2020(05)
[2]新型冠状病毒能否通过气溶胶传播？[J]. 丘杨,王宁,曾文,吴小东,项兴,颜方圆,宋天丽,杨嘉敏,石光明,詹宇,周力,杨复沫.  三峡生态环境监测. 2020(02)
[3]前置调蓄池泥沙沉积数值模拟[J]. 陈义春,戴盛,顾炜,朱永林,许青青,鄢碧鹏.  中国科技信息. 2019(17)
[4]coarse-grained CFD-DEM方法在不同流态流化床中的模拟验证[J]. 林俊杰,罗坤,王帅,胡陈枢,樊建人.  化工学报. 2019(05)
[5]双颗粒沉降的动力学分析[J]. 陈荣前,聂德明.  计算力学学报. 2016(06)
[6]Simulation of dynamic fluid-solid interactions with an improved direct-forcing immersed boundary method[J]. Shengbin Di,Wei Ge.  Particuology. 2015(01)
[7]用CFD分析气溶胶重力沉降行为的影响因素[J]. 陈林林.  科技资讯. 2014(20)
[8]三圆形颗粒在通道中沉降运动的数值研究[J]. 胡平,张兴伟,牛小东,孟辉.  力学学报. 2014(05)
[9]深圳湾淤积泥沙自重沉积固结试验[J]. 高庄平,范云中,郭帅杰.  人民黄河. 2014(02)
[10]流态化过程模拟的研究进展[J]. 王伟文,周忠涛,陈光辉,李建隆.  化工进展. 2011(01)

博士论文
[1]复杂稠密气固两相流动的CFD-DEM模拟研究[D]. 张科.浙江大学 2012

硕士论文
[1]雾霾颗粒物在真实人体上呼吸道中的沉积特性研究[D]. 孙玉胜.中国计量大学 2016
[2]非球形粒子沉降特性的研究[D]. 刘杨.浙江大学 2006



本文编号：2976636