發(fā)布時間：2020-12-19 15:51

　　稠密顆粒氣固兩相流是顆粒流體系統(tǒng)中的一個重要而又前沿的研究領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)值模擬方法已成為研究稠密顆粒氣固兩相流動的一種強有力的工具。基于歐拉法建立的歐拉-歐拉模型（TFM,雙流體模型）和基于拉格朗日法建立的歐拉-拉格朗日模型（CFD-DEM,計算流體力學(xué)-離散單元法）是目前描述該類氣固流動系統(tǒng)主要的數(shù)值模擬方法。由于CFD-DEM法可跟蹤單個顆粒的運動信息,并可考慮顆粒-顆粒、顆粒-壁面碰撞及顆粒-流體間的相互作用,已引起眾多學(xué)者的重視。基于FLUENT軟件單相流體求解器的MPICH2并行計算環(huán)境,在二次開發(fā)框架內(nèi),本文利用用戶自定義函數(shù)（User Defined functions, UDFs）文件,發(fā)展了一套適用于非規(guī)則邊界計算域的擬三維CFD-DEM耦合并行算法,并通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)對該CFD-DEM耦合并行模型進(jìn)行驗證,然后將其用于沉浸管流化床氣固兩相流動和顆�；旌咸匦缘臄�(shù)值模擬中。首先,詳細(xì)介紹了基于FLUENT軟件的CFD-DEM耦合算法的具體實施策略,主要包括：（1）連續(xù)相控制方程采用基于壓力梯度力（PGF）模型的Model A；構(gòu)建空隙率標(biāo)量場、重組M... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：189 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 稠密顆粒氣固兩相流系統(tǒng)的非線性非平衡特征
        1.2.1 流動結(jié)構(gòu)中的非均勻性
        1.2.2 狀態(tài)多值性
        1.2.3 耗散結(jié)構(gòu)的性質(zhì)
    1.3 稠密顆粒氣固兩相流的數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.1 歐拉-歐拉模型（TFM）
        1.3.2 硬球模型
        1.3.3 軟球模型
    1.4 論文目標(biāo)及主要工作
第2章 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的CFD-DEM模型
    2.1 控制方程
        2.1.1 氣相控制方程
        2.1.2 顆粒相控制方程
    2.2 氣固相互作用
        2.2.1 曳力基本公式
        2.2.2 氣固相耦合的處理方法
    2.3 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上CFD-DEM模型的實現(xiàn)
        2.3.1 FLUENT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及基于該平臺的CFD-DEM算法流程
        2.3.2 連續(xù)相控制方程重組
        2.3.3 連續(xù)相空隙率的計算
        2.3.4 連續(xù)相空隙率的轉(zhuǎn)化
        2.3.5 顆粒碰撞檢測和碰撞處理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 CFD-DEM耦合并行算法的構(gòu)建
    3.1 并行程序設(shè)計概述
        3.1.1 共享內(nèi)存模型
        3.1.2 消息傳遞模型
    3.2 信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)平臺MPI（MESSAGE PASSING INTERFACE）
    3.3 并行算法的評價及設(shè)計原則
    3.4 并行FLUENT進(jìn)程概述及域、面和單元分割原則
        3.4.1 進(jìn)程通信概述
        3.4.2 進(jìn)程全局變量
        3.4.3 并行FLUENT域分解劃分方法
        3.4.4 并行FLUENT中的網(wǎng)格單元
        3.4.5 并行FLUENT中的網(wǎng)格面
    3.5 FLUENT軟件并行UDF節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳遞和同步
        3.5.1 主進(jìn)程傳遞數(shù)據(jù)到節(jié)點進(jìn)程
        3.5.2 節(jié)點進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)到主進(jìn)程
        3.5.3 消息傳遞宏
    3.6 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下DEM算法的并行化
    3.7 CFD-DEM耦合并行算法程序設(shè)計
    3.8 模型的簡單測試
        3.8.1 四邊形規(guī)則網(wǎng)格計算域
        3.8.2 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非規(guī)則邊界多聯(lián)通計算域
    3.9 本章小結(jié)
第4章 CFD-DEM耦合并行算法的驗證
    4.1 連續(xù)鼓泡流化床
    4.2 錐型噴動床
    4.3 脈沖鼓泡床
    4.4 本章小結(jié)
第5章 沉浸管流化床內(nèi)離散顆粒數(shù)值模擬
    5.1 單沉浸管流化床
    5.2 多沉浸管流化床
    5.3 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 本文的主要創(chuàng)新點
    6.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
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    PAPER Ⅰ
    PAPER Ⅱ
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2926169