气固流态化模拟中流体解析的DPM方法研究

基本信息
批准号:51876212
项目类别:面上项目
资助金额:58.00
负责人:李飞
学科分类:
依托单位:中国科学院过程工程研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈延佩,姜勇,赵省,王海峰,王晓赞
关键词:
数值模拟气固流态化流动解析算法非均匀曳力模型离散粒子法
结项摘要

This proposal aims at improving the accuracy of gas-solid fluidization simulations with discrete particle method (DPM) by applying mesoscience methodology. Mesoscale structures in fluidizations lead to the heterogeneous gas and solid distributions inside computational grid. Coarse grained DPM, e.g. MP-PIC, which is adopted as the gas-solid simulation frame in this proposal, is capable of simulating industrial scale fluidization applications. And it can resolve the sub-grid scale particle movement, while the fluid movement can only be resolved to grid scale, which leads to the low simulation accuracy. Thus, to resolve the sub-grid scale flow field is an urgent problem for improving the simulation accuracy. Up to now, there is seldom report on resolving sub-grid flow field for DPM. However, EMMS theory has been successfully applied to resolve sub-grid gas-solid two-phase structures for two-fluid method. To this end, the current proposal plans to develop a sub-grid flow field resolving method based on detailed particle distribution by incorporating EMMS theory into MP-PIC. And a heterogeneous drag force model accounting for different mesoscale structure characteristics will be constructed subsequently based on the resolved sub-grid flow field. Further, the relationship between the particle scale and the grid scale heterogeneous drag force will be investigated to clarify that if the grid scale heterogeneous drag force constitutive equation can be directly applied in DPM. This research work can help to improve the simulation accuracy of gas-solid fluidization simulation with DPM method and it is also of great importance in gas-solid fluidization research and industrial application.

本项目致力于解决离散粒子方法(DPM)在模拟气固流态化时计算精度不高的问题。流态化中介尺度结构的存在导致计算网格内部气固两相非均匀分布。粗粒化后的DPM,如MP-PIC(本研究采用的DPM算法框架)能胜任气固流态化工业应用的模拟,且能解析亚网格尺度的固相运动,但对流体的计算仅能解析到网格尺度,导致计算精度较低。亚网格流动的解析是亟待解决的问题。对此,DPM领域还少有研究涉及,但在双流体领域,EMMS理论已成功用于解析亚网格气固两相结构。鉴于此,本项目在MP-PIC中引入EMMS原理,发展基于详细粒子分布的流动解析算法,构建基于介尺度结构的非均匀曳力模型,考虑不同介尺度特征结构对亚网格流动解析的影响。在此基础上研究颗粒和网格尺度非均匀曳力间的关系,明确能否直接在DPM中使用网格尺度的非均匀曳力本构关系。本研究将有助于提高DPM模拟气固流态化的精度,对气固流态化的研究和工业应用都具有重要意义。

项目摘要

本项目致力于解决离散粒子方法(DPM)在模拟气固流态化时计算精度不高的问题。流态化中介尺度结构的存在导致计算网格内部气固两相非均匀分布。粗粒化后的DPM,如多相流质点网格法(MP-PIC,本研究采用的DPM算法框架)能胜任气固流态化工业应用的模拟,且能解析亚网格尺度的固相运动,但对流体的计算仅能解析到网格尺度,导致计算精度较低。亚网格流动的解析是亟待解决的问题。对此,DPM领域还少有研究涉及,但在双流体领域,能量最小多尺度(EMMS)理论已成功用于解析亚网格气固两相结构。鉴于此,本项目在MP-PIC中引入EMMS原理,发展了基于详细粒子分布的流动解析算法,构建了基于介尺度结构的非均匀曳力模型,考虑了不同介尺度特征结构对亚网格流动解析的影响。在此基础上研究颗粒和网格尺度非均匀曳力间的关系,发现在颗粒尺度非均匀曳力修正系数随滑移速度增大而降低,而在网格尺度非均匀曳力修正系数随滑移速度增大而增大。进一步又建立了能考虑介尺度结构效应的非均匀固相应力模型。本研究将有助于提高DPM模拟气固流态化的精度,对气固流态化的研究和工业应用都具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019

李飞的其他基金

批准号:81800509
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600580
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501975
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11372329
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:21106159
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41604054
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51907182
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871238
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30771417
批准年份:2007
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:41701094
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51707053
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301152
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001558
批准年份:2010
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30871636
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:61903003
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11404363
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61303115
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670351
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11002148
批准年份:2010
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51802001
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403167
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802941
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602324
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81403080
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170183
批准年份:2011
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:81300175
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171843
批准年份:2011
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:41501393
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774369
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11601248
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878300
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41872119
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:41502115
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30873436
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:31772238
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81401396
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30973494
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:71802027
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608028
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301642
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802307
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860773
批准年份:2018
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81873185
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60405001
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802608
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21201156
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61803272
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51572214
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81360509
批准年份:2013
资助金额:55.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51902022
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11702324
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402994
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61471200
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51108197
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51102193
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81672783
批准年份:2016
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
批准号:81870284
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21172108
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

气固流态化系统的结构多流体模型

批准号:21406081
批准年份:2014
负责人:洪坤
学科分类:B0806
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

流态化冶金气固还原反应过程机理的介尺度自组织模拟方法

批准号:51874056
批准年份:2018
负责人:郑忠
学科分类:E0410
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

气固流态化流型研究中的先进测试技术

批准号:29706008
批准年份:1997
负责人:黄志尧
学科分类:B0803
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于双流体模型的气固流态化复杂全回路系统建模与验证

批准号:21576263
批准年份:2015
负责人:鲁波娜
学科分类:B0803
资助金额:65.00
项目类别:面上项目