稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合并行算法及數(shù)值模擬開題報告

稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合并行算法及數(shù)值模擬開題報告一、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)雜物理過程，導(dǎo)致其流動行為極為復(fù)雜，難以通過實驗和經(jīng)驗公式來描述和預(yù)測。因此，采用計算流體力學(xué)（CFD）和離散元法（DEM）的耦合方法進行模擬研究，具有極高的研究價值。目前，CFD-DEM耦合方法已經(jīng)成為稠密顆粒兩相流動模擬的主要方法之一。然而，CFD-DEM耦合方法計算量大、耗時長、內(nèi)存消耗大等問題仍然存在，而這些問題又嚴重影響了模擬結(jié)果的準確性和精度。因此，研究高效、精確的CFD-DEM耦合算法是當前稠密顆粒兩相流動模擬研究的重要方向。二、研究內(nèi)容和目標本課題的研究內(nèi)容主要是基于已經(jīng)建立的CFD-DEM耦合模型，設(shè)計和實現(xiàn)高效的算法，并針對該算法進行數(shù)值模擬研究。具體研究內(nèi)容和目標如下：1.設(shè)計并實現(xiàn)CFD-DEM耦合算法的并行計算模式。針對CFD-DEM耦合方法中計算量大、耗時長、內(nèi)存消耗大等問題，采用并行計算技術(shù)，提高算法計算速度和內(nèi)存利用率。2.數(shù)值模擬研究稠密顆粒兩相流的相關(guān)問題。在高效的CFD-DEM耦合算法的基礎(chǔ)上，進行稠密顆粒兩相流在復(fù)雜流動狀態(tài)下的數(shù)值模擬研究，分析顆粒間相互作用、流動特性等相關(guān)問題。3.驗證高效CFD-DEM耦合算法的有效性。將本研究中開發(fā)的高效CFD-DEM耦合算法與傳統(tǒng)CFD-DEM耦合算法進行對比，驗證其有效性和準確性。三、研究方法和步驟1.收集CFD-DEM耦合算法的國內(nèi)外研究成果，分析其優(yōu)缺點，確定研究方向和目標。2.建立稠密顆粒兩相流的CFD-DEM耦合模型，進行模型仿真分析，并對模型進行合理化調(diào)整。3.設(shè)計并實現(xiàn)高效的CFD-DEM耦合算法的并行計算模式，進行算法優(yōu)化和實現(xiàn)。4.對稠密顆粒兩相流進行不同條件下的數(shù)值模擬，分析顆粒間相互作用、流動特性等相關(guān)問題。5.將本研究中開發(fā)的高效CFD-DEM耦合算法與傳統(tǒng)CFD-DEM耦合算法進行對比，驗證其有效性和準確性。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)計和實現(xiàn)高效的CFD-DEM耦合算法并行計算模式，提高算法計算速度和內(nèi)存利用率。2.數(shù)值模擬研究稠密顆粒兩相流的相關(guān)問題，分析顆粒間相互作用、流動特性等研究結(jié)果。3.驗證高效CFD-DEM耦合算法的有效性和準確性。本研究的意義在于：1.推動稠密顆粒兩相流動模擬方法的發(fā)展，為工程實踐提供更加準確有效的模擬分析手段。2.研究高效CFD-DEM耦合算法以及實現(xiàn)并行計算模式，對于提高稠密顆粒兩相流動模擬計算效