颗粒沉降问题的高解析度CFD-DEM-IBM流固耦合数值模拟方法

为实现颗粒沉降问题的精确数值模拟，探索稠密颗粒两相流中流体与颗粒间的影响机制，基于浸入边界法（IBM），建立了高解析度CFD-DEM-IBM流固耦合数值模拟方法。分别通过流体动力学方法（CFD）及离散单元法（DEM）描述连续流体及非连续颗粒，引入浸入边界法处理颗粒移动边界，并在Navier-Stokes动量方程中附加体力项以体现流固相互作用，采用交错迭代算法在同一时间步内多次迭代求解直至收敛以实现流固间的强耦合。通过单、双、群颗粒的沉降行为模拟，结果表明：与传统CFD-DEM方法相比，该方法能够准确考虑颗粒间及流固两相间的相互作用，获得高解析度的流场信息。模拟结果与前人数值计算结果吻合，验证了该方法的准确性与有效性及其对稠密颗粒两相流问题的适用性与优越性。