流体－颗粒系统数值模拟的 FLUENT－EDEM 解决方案 北京海基科技发展有限公司 2009 年 6 月 24 日 一、概述 绝大多数固态物质的个体是以颗粒状的外形存在的，即：有特定的尺寸和形状，与外界有有限的边界。自然界中的矿石，种子，沙粒，工业产品中的药片、糖果等都是典型的颗粒。通常，无论是在自然界，还是人类生产实践中，都会涉及到了流体与颗粒相互作用（包括：质量交换、动量交换和能量交换等）。如：沙尘暴，水土流失，农作物的干燥，工业上使用的各种流化床，旋流分离器以及气力输运设备等。研究这种相互作用，对人们的生产生活有着重要意义：不仅为提高生产力，更能为改善人类的生存环境提供指导依据。 我们将涉及流体流动换热和颗粒运动的体系称为“流体-颗粒系统”。该类系统的研究难点在于： 1. 流体本身就具有形态不固定，变化无常，难于观察和测量的特点； 2. 大量颗粒进行相互碰撞：不同时刻和位置，每个颗粒的运动、受力情况都有所不同； 3. 流体与颗粒相互影响，形成强烈的耦合作用，更加大了系统的复杂度。 在以往的研究中，实验研究占很大的比重，主要通过测定或统计的方法来获取系统的宏观指标。另一些则是通过模型简化，进行机理性的研究。随着计算机技术和数值算法的发展，越来越多的科学家和研究人员投入到数值仿真的研究中来，FEA（有限元分析）方法和 CFD（计算流体力学）技术成为应用力学中发展最为迅速、活跃的分支。针对流体-颗粒系统的数值模拟研究，主要采用基于CFD方法的多相流技术和 CFD-DEM 耦合方法。 二、气固（液固）两相流技术发展状况 在研究初期，由于没有很好的描述颗粒系统的计算模型，人们更倾向于以研究流体为切入点（研究该类系统的科学家和研究人员通常是流体力学专业出身），将系统中大量的颗粒假设为一种准流体——颗粒流，从而产生了气固（液固）两相流技术。 气固两相物质所组成的流动系统称为气固两相流系，其中气相通常以连续相形式出现，固相以颗粒或团块的形式处于气相中。 气固两相流的流动形态有多种。除了同单相流动那样区分为层流和湍流外，还可以依据两相相对含量（常称为相比）、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件划分流动形态。因此气固两相流研究的首要课题是判断流动形态，并进 1而 分 析 分 散 相 在 连 续 相 中 的 运 动 规 律 及 其 影 响 ， 尤 其 是 对 设 备 的 性 能 影 响 ， 包 括摩 擦 阻 力 ...
