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计算流体力学CFD-DEM模拟的算法流程

来源：测试GO 时间：2022-11-10 11:57:53 浏览：2015次

计算流体力学CFD-DEM常用来模拟气固或液固多相流。由于直接跟踪颗粒的运动，该方法可以方便的用来研究：

1）颗粒在反应器中的停留时间分布；

2）多粒径系统的混合和离析；

3）计算颗粒-颗粒，颗粒-壁面的碰撞力。

移动壁面的S弯的颗粒流

计算流体力学CFD-DEM的计算流程主要包括：

1）初始化

初始化操作主要包括：

1. 读入计算参数

2. 申请内存空间

3. 初始化流场和颗粒

4. 构建颗粒邻居列表以及颗粒流体网格映射关系。

【注：在初始化颗粒位置时，要保证颗粒-颗粒以及颗粒-壁面无重叠。】

2）流体相计算

流体相计算使用压力耦合方程组的半隐式方法（SIMPLE）该计算流程和单相流的计算相同，流体网格中的流体体积分数和平均颗粒速度由颗粒位置信息显式插值计算得到。

【注：在进行计算时，颗粒的速度、位置等保持不变。】

3）颗粒相计算

当流场收敛后，进行颗粒相的计算，主要包括以下8个子步骤：

1.颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞力计算；

2.计算流体压力梯度力和曳力；

3.更新颗粒速度和位置；

4.多进程并行计算时，传递进程边界颗粒信息；

5.更新颗粒邻居列表；

6.更新颗粒-流体网格映射关系；

7.更新颗粒-流体网格插值系数；

8.更新流体网格中流体体积分数。

一般情况下，由于流体的计算时间步长大于颗粒计算时间步长，以上1-8步需要重复多次，但在每一步的计算中，流体的速度、密度和压力分布保持不变。当颗粒和流体的时间同步后，停止颗粒的计算转为流体的计算。重复以上步骤，直到达到预先设定的模拟时间。

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