UGKWP用于三维气固流化床模拟
摘要：对流化床中的气固两相流进行了研究，这个过程展现了复杂的物理现象。本文基于气体动力学方案（GKS）和统一的气体动力学波粒方法（UGKWP），扩展了多尺度框架，首次将其应用于三维流化床的模拟。对于固体颗粒的演化，与常用的欧拉和拉格朗日方法不同，UGKWP根据颗粒单元的库恩数（Kn）的连续变化，无缝地统一了波动（密集颗粒区）和离散颗粒（稀疏颗粒区）的表述方式。GKS-UGKWP耦合气固演化系统在颗粒碰撞频繁的情况下自动变为欧拉-欧拉（EE）方法，并在无碰撞的颗粒情况下变为欧拉-拉格朗日（EL）方法。在过渡区域，UGKWP可以实现欧拉和拉格朗日两种极限形式之间的平滑过渡。更重要的是，解析波动和离散颗粒的质量分布权重与局部Kn值相关，分别为exp(-1/Kn)和(1-exp(-1/Kn))。因此，UGKWP在捕捉颗粒相的物理准确性和数值效率方面提供了最佳模型。在数值模拟中，UGKWP不需要先对稀疏/密集区域进行划分，这使其适用于流化床问题，其中稀疏/过渡/密集区域瞬时共存并动态转化。本文基于GKS-UGKWP公式，在三维环境中模拟了两个实验室尺度的流化问题，并将模拟结果与实验测量结果进行了对比。模拟结果很好地捕捉了流化床的典型异质流动特征，并且统计数据与实验数据吻合良好。
作者：Xiaojian Yang, Yufeng Wei, Wei Shyy, Kun Xu
论文ID：2206.13824
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2022-06-29