稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合并行算法及數(shù)值模擬開(kāi)題報(bào)告

稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合并行算法及數(shù)值模擬開(kāi)題報(bào)告一、選題背景稠密顆粒兩相流在化工、環(huán)保、能源、制藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。由于顆粒之間存在大量的接觸、摩擦和碰撞等復(fù)雜物理過(guò)程，導(dǎo)致其流動(dòng)行為極為復(fù)雜，難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述和預(yù)測(cè)。因此，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和離散元法（DEM）的耦合方法進(jìn)行模擬研究，具有極高的研究?jī)r(jià)值。目前，CFD-DEM耦合方法已經(jīng)成為稠密顆粒兩相流動(dòng)模擬的主要方法之一。然而，CFD-DEM耦合方法計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)、內(nèi)存消耗大等問(wèn)題仍然存在，而這些問(wèn)題又嚴(yán)重影響了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。因此，研究高效、精確的CFD-DEM耦合算法是當(dāng)前稠密顆粒兩相流動(dòng)模擬研究的重要方向。二、研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)本課題的研究?jī)?nèi)容主要是基于已經(jīng)建立的CFD-DEM耦合模型，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)高效的算法，并針對(duì)該算法進(jìn)行數(shù)值模擬研究。具體研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)如下：1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)CFD-DEM耦合算法的并行計(jì)算模式。針對(duì)CFD-DEM耦合方法中計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)、內(nèi)存消耗大等問(wèn)題，采用并行計(jì)算技術(shù)，提高算法計(jì)算速度和內(nèi)存利用率。2.數(shù)值模擬研究稠密顆粒兩相流的相關(guān)問(wèn)題。在高效的CFD-DEM耦合算法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行稠密顆粒兩相流在復(fù)雜流動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)值模擬研究，分析顆粒間相互作用、流動(dòng)特性等相關(guān)問(wèn)題。3.驗(yàn)證高效CFD-DEM耦合算法的有效性。將本研究中開(kāi)發(fā)的高效CFD-DEM耦合算法與傳統(tǒng)CFD-DEM耦合算法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其有效性和準(zhǔn)確性。三、研究方法和步驟1.收集CFD-DEM耦合算法的國(guó)內(nèi)外研究成果，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，確定研究方向和目標(biāo)。2.建立稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合模型，進(jìn)行模型仿真分析，并對(duì)模型進(jìn)行合理化調(diào)整。3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高效的CFD-DEM耦合算法的并行計(jì)算模式，進(jìn)行算法優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)。4.對(duì)稠密顆粒兩相流進(jìn)行不同條件下的數(shù)值模擬，分析顆粒間相互作用、流動(dòng)特性等相關(guān)問(wèn)題。5.將本研究中開(kāi)發(fā)的高效CFD-DEM耦合算法與傳統(tǒng)CFD-DEM耦合算法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其有效性和準(zhǔn)確性。四、預(yù)期研究結(jié)果與意義本研究的預(yù)期研究結(jié)果為：1.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)高效的CFD-DEM耦合算法并行計(jì)算模式，提高算法計(jì)算速度和內(nèi)存利用率。2.數(shù)值模擬研究稠密顆粒兩相流的相關(guān)問(wèn)題，分析顆粒間相互作用、流動(dòng)特性等研究結(jié)果。3.驗(yàn)證高效CFD-DEM耦合算法的有效性和準(zhǔn)確性。本研究的意義在于：1.推動(dòng)稠密顆粒兩相流動(dòng)模擬方法的發(fā)展，為工程實(shí)踐提供更加準(zhǔn)確有效的模擬分析手段。2.研究高效CFD-DEM耦合算法以及實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算模式，對(duì)于提高稠密顆粒兩相流動(dòng)模擬計(jì)算效