刚性颗粒与连续流体混合物的一般平衡方程
摘要：关于刚性粒子和连续流体的运动方程被平均化，以得到平均平衡方程。平均过程是通用的，只需具有线性性质，并且与空间和时间导数可交换。除了无滑动边界条件外，对于流体的流变学特性和粒子的形状和组成没有任何假设。在此意义上，导出了Jackson和Zhang以及Prosperetti的著名作品，这些作品仅限于相同均匀球体和特定的平均过程，但通过单一的数学形式统一了它们。关键是，该形式避免了在这些早期贡献中大量使用的粒子与流动尺度比的无限泰勒级数展开。因此，所得到的平均流体相、固体相和混合物感兴趣的表达式，虽然是一般的和数学上精确的，但展现了一个简单的数学结构，能够快速揭示底层物理学。最重要的是，平均场只涉及非平均场关于粒子中心的零级和一级的表面和体积矩，并不像以前的工作建议的那样涉及所有的矩。我们还提供了一个一般的、精确的和相对简单的粒子-流体-粒子应力表达式，它在悬浮平衡模型中起着关键作用。在未来的研究中，这些得到的表达式可以用来从耦合的亚粒子尺度解析CFD-DEM模拟中提取分散流场的平均场，即使在宏观流动在粒子的典型大小和典型间距快速变化的情况下也可以。
作者：Thomas P"ahtz, Katharina Tholen
论文ID：2308.09661
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-21