基于三维CFD-DEM的多孔介质流场数值模拟
【图文】：
被用于生成Delaunay网格单元，二者互为对偶关系，如图3所示．但是本文并不采用Delaunay网格单元，而是采用Voronoi单元作为流体网格单元．每个固体颗粒都位于一个Voronoi单元内部，每个多面体网格单元最多包含一个固体颗粒．由于Voronoi单元不与固体颗粒相交，因此很容易精确计算单元内的孔隙率．这种方法，可以很好地保证流固耦合的计算精度和计算效率．唯一的技术难题在于如何将三维随机堆积的小球进行Voronoi多面体单元划分，本文应用开源软件Voro++实现这一目的．图2一个Voronoi单元Fig．2AVoronoicell图3Voronoi单元和Delaunay单元互为对偶关系Fig．3ThedualrelationshipbetweenVoronoiandDelaunaydiagrams2三维数值模拟本文采用小球堆积模型作为多孔介质流动的研究对象．首先应用DEM，在计算区域内，用小球进行随机堆叠形成多孔介质，然后应用CFD-DEM进行细观流场计算，通过对计算结果进行分析，获得多孔介质的惯性阻力系数和黏性阻力系数，然后将这些阻力系数应用于CFD多孔介质模型，最后再将CFD多孔介质模型与CFD-DEM的计算结果进行对比验证．2．1多孔介质构造本文采用三维圆柱作为多孔介质流动区域．首先用DEM对该圆柱内部进行小球随机堆叠，得到多孔介质区域．该算例的参数如表1所示．由于DEM模拟了重力作用，因此小球在圆1096任石磊韩飞鹏谢斌黄波郝鹏飞
被用于生成Delaunay网格单元，二者互为对偶关系，如图3所示．但是本文并不采用Delaunay网格单元，而是采用Voronoi单元作为流体网格单元．每个固体颗粒都位于一个Voronoi单元内部，每个多面体网格单元最多包含一个固体颗粒．由于Voronoi单元不与固体颗粒相交，因此很容易精确计算单元内的孔隙率．这种方法，可以很好地保证流固耦合的计算精度和计算效率．唯一的技术难题在于如何将三维随机堆积的小球进行Voronoi多面体单元划分，本文应用开源软件Voro++实现这一目的．图2一个Voronoi单元Fig．2AVoronoicell图3Voronoi单元和Delaunay单元互为对偶关系Fig．3ThedualrelationshipbetweenVoronoiandDelaunaydiagrams2三维数值模拟本文采用小球堆积模型作为多孔介质流动的研究对象．首先应用DEM，在计算区域内，用小球进行随机堆叠形成多孔介质，然后应用CFD-DEM进行细观流场计算，通过对计算结果进行分析，，获得多孔介质的惯性阻力系数和黏性阻力系数，然后将这些阻力系数应用于CFD多孔介质模型，最后再将CFD多孔介质模型与CFD-DEM的计算结果进行对比验证．2．1多孔介质构造本文采用三维圆柱作为多孔介质流动区域．首先用DEM对该圆柱内部进行小球随机堆叠，得到多孔介质区域．该算例的参数如表1所示．由于DEM模拟了重力作用，因此小球在圆1096任石磊韩飞鹏谢斌黄波郝鹏飞
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 司广树,姜培学,李勐;单相流体在多孔介质中的流动和换热研究[J];承德石油高等专科学校学报;2000年04期
2 李大鸣,张红萍,李冰绯,高永祥;多孔介质内部流动模型及其数学模拟[J];天津大学学报;2002年06期
3 王建省;非对称热渗流域多孔介质中的关键问题及研究方法[J];北方工业大学学报;2002年01期
4 李传亮;多孔介质的应力关系方程——答周大晨先生[J];新疆石油地质;2002年02期
5 王建省,王晓纯;多孔介质的一种流-固耦合动态边界理论[J];工程力学;2002年01期
6 郝锦志,雷树业,王补宣,芦秋敏,马斌;多孔介质突破特性的薄层效应[J];清华大学学报(自然科学版);2004年02期
7 王铁良,张建鑫,黄流兴,王占江,张自录;气体和气溶胶在多孔介质中迁移的数值模拟[J];计算物理;2005年05期
8 杨骁;刘雪梅;;多孔介质平板通道发展传热的强迫对流及其热应力分析[J];兰州大学学报;2006年02期
9 李铎;宋雪琳;高志娟;代锋刚;李方红;;多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征[J];辽宁工程技术大学学报;2007年04期
10 卢德唐;张挺;杨佳庆;李道伦;孔祥言;;一种基于软硬数据的多孔介质重构方法[J];科学通报;2009年08期
相关会议论文 前10条
1 胥蕊娜;姜培学;赵陈儒;黄寓理;;流体在微多孔介质中的流动研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年
2 韦昌富;;多孔介质力学理论及其应用[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
3 黄拳章;郑小平;姚振汉;;含液多孔介质力学问题的边界元法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
4 郁伯铭;员美娟;;多孔介质中流体流动的分形分析[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年
5 刘志峰;赵刚;张有为;刘正锋;李柯;王晓宏;;固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（一）[C];2007年
6 吴金随;尹尚先;;颗粒堆积型多孔介质内孔喉模型的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 黄拳章;郑小平;姚振汉;;用边界元法模拟含液多孔介质的等效力学行为[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
8 王建省;王晓纯;;具有流固热耦合影响的可变形多孔介质动态物质面分界特征[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
9 徐鹏;邱淑霞;郁伯铭;;非饱和均质多孔介质中的气液两相渗流特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 刘宇卿;韩战;;多孔介质球体颗粒模型传热传质数值模拟及分析[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
相关博士学位论文 前10条
1 张赛;多孔材料毛细孔收缩热质传递及分形特性研究[D];昆明理工大学;2015年
2 李琪;悬浮微小颗粒在饱和多孔介质中运移特性的理论及试验研究[D];天津大学;2014年
3 陈仲山;多孔介质内热质弥散及湍流预混火焰特性的双尺度研究[D];大连理工大学;2015年
4 赵双良;对多孔介质中流体的研究[D];湖南大学;2007年
5 员美娟;多孔介质中流体的若干流动特性研究[D];华中科技大学;2008年
6 周雷;多孔介质失稳特性研究与化学—水力—力学耦合流形元分析[D];大连理工大学;2007年
7 孙灵辉;化学剂在多孔介质中传输机理研究[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2008年
8 郑仟;分形多孔介质中气体流动与扩散的输运特性研究[D];华中科技大学;2012年
9 陈炜昀;非饱和弹性多孔介质中体波与表面波的传播特性研究[D];浙江大学;2013年
10 王世芳;嵌有类分形树状分叉网络的多孔介质中非牛顿流体渗流特性研究[D];华中科技大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 李晟昊;孔隙尺度下多孔介质声传播的格子Boltzmann数值模拟研究[D];大连理工大学;2015年
2 田恩辉;多孔介质弹性动力学理论通解的研究[D];辽宁科技大学;2016年
3 刘晗;多孔介质流体流动中的仿蜂巢分形网络[D];华中科技大学;2014年
4 马涛;多孔介质导热性模拟试验及传热特性研究[D];辽宁工程技术大学;2015年
5 张帅;基于LKC中轴提取算法的多孔介质孔喉分割[D];中国石油大学(华东);2015年
6 王建强;不同条件下固液二相流在多孔隙介质内的分布规律及其影响研究[D];北方工业大学;2017年
7 王钰翔;多孔介质中非牛顿流体流动阻力与传热特性研究[D];山东建筑大学;2017年
8 吴金随;多孔介质里流动阻力分析[D];华中科技大学;2007年
9 崔彩虹;双重分形多孔介质渗流性能的研究[D];中南大学;2008年
10 李瑞川;多孔介质渗流、干燥特性的分形研究[D];昆明理工大学;2012年
本文编号：2586482
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/2586482.html
