顆粒流體兩相流是一類典型的復(fù)雜多相系統(tǒng),其中氣固系統(tǒng)因其流體力學(xué)不穩(wěn)定性呈現(xiàn)顯著的多尺度動(dòng)態(tài)非均勻結(jié)構(gòu),已引起廣泛關(guān)注。而液固系統(tǒng)通常呈現(xiàn)較為均勻的結(jié)構(gòu),其復(fù)雜性更多體現(xiàn)在顆粒間存在較強(qiáng)的相互作用時(shí)形成的聚團(tuán),但相關(guān)研究還相當(dāng)薄弱。本論文以聚乙烯（polyethylene,PE）顆�！闊N液固系統(tǒng)為例,力圖分析液固系統(tǒng)在不同尺度的復(fù)雜性:微尺度上顆粒表面的復(fù)雜性;介尺度上聚團(tuán)的生長(zhǎng)、聚并、破碎等過(guò)程;以及宏尺度上顆粒流體非均勻結(jié)構(gòu)對(duì)整體流動(dòng)的影響。為此,需要在不同尺度上發(fā)展不同的基于顆粒解析（particle-resolved）的模擬方法進(jìn)行更準(zhǔn)確快速的數(shù)值模擬,從而形成全面的液固兩相流模擬能力。本論文分別采用三種不同尺度的基于顆粒解析的模擬方法——顆粒離散元方法（discrete element method,DEM）、直接數(shù)值模擬（direct numerical simulation,DNS）和離散顆粒模型（discrete particle model,DPM）研究了PE顆�！闊N液固系統(tǒng),并使用基于三種高性能計(jì)算設(shè)備——中央處理器（central processing uni... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＣＰＵ、ＭＩＣ和ＧＰＵ的結(jié)構(gòu)示意圖［丨４１］??１４１

？?？??Ｌａｔｔｉｃｅ－ｂａｓｅｄ?Ｍａｃ＾ｎ〇ｒｅ?ＧＰＵ??圖１．２顆粒流體系統(tǒng)中的三類算法Ｉ１４”??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｈｒｅｅ?ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ?ｏｆ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｆｌｕｉｄ?ｓｙｓｔｅｍ［１４２】??以兩相流ＬＢＭ－ＤＥＭ耦合的ＤＮＳ模擬中的應(yīng)用為例，ＣＰＵ＋ＭＩＣ＋ＧＰＵ異構(gòu)??并行計(jì)算可以根據(jù)１．３．１節(jié)中總結(jié)的三種硬件的特點(diǎn)合理的分配計(jì)算任務(wù)：ＣＰＵ??負(fù)責(zé)宏尺度上的任務(wù)調(diào)度、區(qū)域分割、通訊等計(jì)算；ＭＩＣ負(fù)責(zé)介尺度上包含有接??觸判斷等簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算的顆粒更新，即ＤＥＭ計(jì)算；ＧＰＵ負(fù)責(zé)微尺度上僅有大量??浮點(diǎn)運(yùn)算的網(wǎng)格更新，即ＬＢＭ計(jì)算。如圖１．３所示，這種ＣＰＵ＋ＭＩＣ＋ＧＰＵ多尺??度并行計(jì)算在不同尺度上的計(jì)算任務(wù)設(shè)計(jì)，可與兩相流ＤＮＳ中三個(gè)尺度模擬對(duì)??象及其算法特點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，體現(xiàn)了物理、模型、算法、軟件和硬件的一致性。??Ｓｙｓｔｅｍ?Ｍｏｄｅｌ?Ｓｏｆｔｗａｒｅ?Ｈａｒｄｗａｒｅ??ｇｌｏｂａｌ?ｉｔｅｒａｔｉｏｎ，?Ｉ－￣??ｃｌｕｓ，ｅｒ?ｏｒａｔｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌｔ?＾?ＣＰＵ?＜－？??ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ??

＞＊＋！?－?Ｍ，＋ｉ??方程中定義〇／〇＝〇，而由一組［０，１］區(qū)間的非降的節(jié)點(diǎn)Ｍ，組成的ｔ／就是節(jié)點(diǎn)矢量。??圖２．１展示由ＮＵＲＢＳ參數(shù)構(gòu)造一個(gè)封閉的二維ＮＵＲＢＳ曲線的示意圖。??ｐ２?／?＼??ｙ?Ｖ??ｈ?ｐ５、、＼＾??Ｗ３＾Ｐｌ?Ｔ＞?Ｐ６??ｙｆ?？?Ｋｎｏｔ??？?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｐｏｉｎｔ??Ｐｇ??圖２．１?ＮＵＲＢＳ構(gòu)造二維封閉曲線示意圖??？＝１０：?１１個(gè)控制點(diǎn)；９個(gè)節(jié)點(diǎn)；ｐ＝３??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ｃｌｏｓｅ?ＮＵＲＢＳ?ｃｕｒｖｅ??／ｉ＝１０；?１１?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｐｏｉｎｔｓ；?９?ｋｎｏｔ?ｐｏｉｎｔｓ；?ｐ＝３ｒｄ??三維ＮＵＲＢＳ曲面的定義如下＿??１８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]An introduction to CPU and DSP design in China[J]. Weiwu HU,Yifu ZHANG,Jie FU.  Science China(Information Sciences). 2016(01)
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碩士論文
[1]顆粒流體兩相流的CFD-DEM數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 魯潤(rùn)潤(rùn).中國(guó)石油大學(xué)（北京） 2017



本文編號(hào)：2938052