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域。隨著計算機技術的飛速發(fā)展,數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�；跉W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-離散單元法）是目前描述該類氣固流動系統(tǒng)主要的數值模擬方法。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,已引起眾多學者的重視�；贔LUENT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,本文利用用戶自定義函數（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,并通過相關實驗數據對該CFD-DEM耦合并行模型進行驗證,然后將其用于沉浸管流化床氣固兩相流動和顆�；旌咸匦缘臄抵的M中。首先,詳細介紹了基于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；構建空隙率標量場、重組M... 

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

【文章頁數】：189 頁

【學位級別】：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 流動結構中的非均勻性
        1.2.2 狀態(tài)多值性
        1.2.3 耗散結構的性質
    1.3 稠密顆粒氣固兩相流的數值模擬研究進展
        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 論文目標及主要工作
第2章 非結構網格上的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 非結構化網格上CFD-DEM模型的實現
        2.3.1 FLUENT數據結構及基于該平臺的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)相空隙率的轉化
        2.3.5 顆粒碰撞檢測和碰撞處理
    2.4 本章小結
第3章 CFD-DEM耦合并行算法的構建
    3.1 并行程序設計概述
        3.1.1 共享內存模型
        3.1.2 消息傳遞模型
    3.2 信息傳遞標準平臺MPI（MESSAGE PASSING INTERFACE）
    3.3 并行算法的評價及設計原則
    3.4 并行FLUENT進程概述及域、面和單元分割原則
        3.4.1 進程通信概述
        3.4.2 進程全局變量
        3.4.3 并行FLUENT域分解劃分方法
        3.4.4 并行FLUENT中的網格單元
        3.4.5 并行FLUENT中的網格面
    3.5 FLUENT軟件并行UDF節(jié)點間的數據傳遞和同步
        3.5.1 主進程傳遞數據到節(jié)點進程
        3.5.2 節(jié)點進程傳輸數據到主進程
        3.5.3 消息傳遞宏
    3.6 非結構網格下DEM算法的并行化
    3.7 CFD-DEM耦合并行算法程序設計
    3.8 模型的簡單測試
        3.8.1 四邊形規(guī)則網格計算域
        3.8.2 非結構網格、非規(guī)則邊界多聯通計算域
    3.9 本章小結
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
第5章 沉浸管流化床內離散顆粒數值模擬
    5.1 單沉浸管流化床
    5.2 多沉浸管流化床
    5.3 本章小結
第6章 全文總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 本文的主要創(chuàng)新點
    6.3 不足與展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文目錄
ENGLISH PAPER
    PAPER Ⅰ
    PAPER Ⅱ
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2926169