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顆粒流仿真是通過數(shù)值模擬手段模擬由大量固體顆粒構(gòu)成的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，能夠詳盡刻畫顆粒間的碰撞、擴(kuò)散、堆積、破碎、混合等微觀交互，以及與流體介質(zhì)的相互作用，從而預(yù)測(cè)顆粒流在各種工況下的宏觀表現(xiàn)。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風(fēng)險(xiǎn)因素，為產(chǎn)品研發(fā)、故障診斷、性能優(yōu)化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。 能源與動(dòng)力工程：應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。

1 引言顆粒流模擬廣泛應(yīng)用于固體動(dòng)力學(xué)，流體動(dòng)力學(xué)，熱動(dòng)力學(xué)，電磁動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域。

其通常采用下圖(b) 所示的斜槽穩(wěn)定流物理實(shí)驗(yàn)和下圖(c ) 所示的斜槽穩(wěn)定流數(shù)值實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。 在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中，沿流動(dòng)方向(y)和垂直流動(dòng)方向(x)設(shè)置周期性邊界以模擬無限寬和無限長(zhǎng)的斜槽。

在多相流顆粒分離研究領(lǐng)域，精確模擬顆粒運(yùn)動(dòng)行為一直是技術(shù)攻關(guān)的核心難題。兩段錐形水力旋流器作為關(guān)鍵分離設(shè)備，其底流管直徑與入口速度對(duì)分離性能的影響機(jī)制復(fù)雜，亟需高精度模擬技術(shù)予以揭示。基于此，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)氣-液-固三相湍流模擬方法（VOF - RSM - DEM），其中自主研發(fā)的 DEMms 軟件，憑借獨(dú)特的算法架構(gòu)與模擬能力，成為攻克該難題的核心技術(shù)支撐。

顆粒流PFC2D (Particle Flow Code in 2 Dimensions)平臺(tái)數(shù)值模擬單元有兩種:顆粒圓筒和顆粒(disc or particle)，主要用于平面應(yīng)力和平面應(yīng)變的特殊情況;顆粒流PFC3D(Particle Flow Code in 3 Dimensions)的數(shù)值模擬單元是三維球體顆粒(granular)，主要用于三維受力分析。

所用到的數(shù)值模擬方法可大致分為基于歐拉-歐拉策略的雙流體模型和基于歐拉-拉格朗日的顆粒軌道模型。由于爆炸拋灑過程中會(huì)形成沖擊波，流場(chǎng)中局部速度梯度極大，進(jìn)而對(duì)數(shù)值求解提出了一定的挑戰(zhàn)。本論文工作的主要目的是測(cè)試計(jì)算流體力學(xué)開源軟件OpenFOAM自帶的雙流體模型在模擬預(yù)測(cè)沖擊作用下顆粒層拋灑特性的準(zhǔn)確性。

顆粒流化是許多工業(yè)過程的一部分，包括生物質(zhì)燃料生產(chǎn)、流體催化裂化(FCC)和流化床氣化器。容納流化床的容器稱為流化床反應(yīng)器。 本教程演示了使用DEM技術(shù)建模流化床的工作流程，該工作流程在結(jié)果的準(zhǔn)確性和仿真速度之間達(dá)到了平衡。在這個(gè)仿真中，不考慮熱量和質(zhì)量傳遞。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的圓柱形幾何體來模擬流化床反應(yīng)器。

加擾流前 經(jīng)CFD模擬，小蘇打在SDS反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)擴(kuò)散狀態(tài)如下圖所示： 圖3 加擾流前小蘇打顆粒在反應(yīng)器內(nèi)分布圖 從圖3中可以看出：小蘇打顆粒出噴管后，在反應(yīng)器內(nèi)筒沒有發(fā)生明顯的擴(kuò)散，而是呈一束顆粒流隨煙氣上升，在撞擊至外筒頂部時(shí)，大量的小蘇打顆粒向外筒一側(cè)（

氣力輸送案例寬篩分顆粒反應(yīng)器模擬仿真固定床反應(yīng)器模擬仿真 五、自主可控，助力流化床工藝升級(jí)在石油石化流化床仿真實(shí)踐中，適配行業(yè)需求的專業(yè)軟件是提升設(shè)計(jì)效率的關(guān)鍵。VirtualFlow 作為一款高性能 CFD 軟件，憑借豐富的湍流模型與多相流模型，能精準(zhǔn)模擬流化床內(nèi)復(fù)雜流體行為。

Abaqus水管蛇擺下面這個(gè)是吸盤流固耦合仿真，Abaqus可以計(jì)算吸盤的吸力大小，應(yīng)力、應(yīng)變。 Abaqus吸盤還可以模擬顆粒流系統(tǒng)，比如沙漏運(yùn)行過程中的重量變化。

兩批顆粒共同占據(jù)滾筒內(nèi)部體積的不足一半（即填充度小于0.5）。本示例中的整個(gè)模型均受重力加載。相互作用?考慮了兩種不同的顆粒間接觸條件：石灰石顆粒間的非粘附性接觸和聚乙烯顆粒間的粘附性接觸。顆粒與滾筒間的接觸是非粘附性的。顆粒間接觸的摩擦系數(shù)為0.35。顆粒與滾筒壁間接觸的摩擦系數(shù)為0.3。Abaqus建模方法和模擬技術(shù)?對(duì)于此分析，假設(shè)滾筒為剛體。

搭建的耦合框架可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軟件之間的數(shù)據(jù)交互，繼而完成耦合模擬。仿真開始后，在壓力作用下，流體在通道內(nèi)流動(dòng)，形成漸縮流場(chǎng)。柔性纖維在流場(chǎng)入口面上隨機(jī)生成，并跟隨流體在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。3 仿真結(jié)果分析3.1 整體纖維分布圖 6 顯示了纖維顆粒在仿真開始后不同時(shí)間段在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過程，其中顆粒的顏色代表顆粒移動(dòng)速度。初始時(shí)刻，壓力作用在流場(chǎng)進(jìn)口面，并且該面上隨機(jī)生成纖維。