稠密液固两相流动的CFD-DEM耦合的方法在CMP中的应用

发布时间：2025-06-20 00:45

　　稠密液固两相流是颗粒流体系统中的一个重要而又前沿的研究领域。随着计算机技术的飞速发展,数值模拟方法已成为研究稠密颗粒液固两相流动的一种强有力的工具。基于欧拉法建立的欧拉-欧拉模型(TFM,双流体模型)和基于拉格朗日法建立的欧拉-拉格朗日模型(CFD-DEM,计算流体力学-离散单元法)是目前描述该类液固流动系统主要的数值模拟方法。由于CFD-DEM法可跟踪单个颗粒的运动信息,还能够考虑颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞及颗粒-流体间的相互作用,已经引起了众多学者的重视。目前,人们对流固两相流动中很多现象和过程了解的还比较少,最根本原因是对流固两相之间作用机理的不了解,对其的研究还主要停留在简单的实验观测和通过实验数据构造经验公式上。实验研究和理论研究存在较大的局限性,一般认为,数值模拟可以对实验和理论研究中的一些不足进行补充,并逐渐成为一种被广泛接受的研究方法。本文第一步,建立了湍流直接数值模拟模型,用简化的模型代替圆形平面,对其湍流复杂流动行为进行研究。第二步,建立了基于欧拉-拉格朗日思想的液固两相耦合模型,采用将计算流体力学(CFD)和离散单元法(DEM)耦合的方法,以颗粒与约束面的冲击力大小...

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1颗粒接触搜索静态法

我们注意到,当两颗粒中心间距远大于两颗粒粒径的和时,则可认为在一个时层的迭代后这两个颗粒不可能发生接触,因而搜索时可将这类颗粒组合忽略,以节约搜索成本。基于网格映射的Static法是目前常用的颗粒接触搜索算法,该算法的思想是先将计算区域划分成若干正方形网格,网格边长lbox一般不....

图2.2单元间接触示意图

当搜索到所有‘真’接触之后,发生接触两颗粒将发生碰撞并反弹。我们可通过单元间的接触模型(INTERACTIONLAW)来描述这一过程,接触模型时DEM的核心。其中硬球模型较为简单,基于硬球模型的离散元法当颗粒发生碰撞后,直接由动量守恒定律给出下一时层两颗粒速度,无需考虑颗粒间接....

图2.3软球模型

图2.2单元间接触示意图软球模型算法也叫做罚函数法,其中法向力计算常用的有线性模型和Hertz模型[47]。

图2.4 EDEM基本处理框架

在颗粒流的三维可视化、数据分析处理及模块化功能扩展方面功能更加强大,人机交互性友好,操作更加简便,技术更成熟。EDEM的主要功能归纳如下:(1)对颗粒进行分离、混合、凝聚、破裂、沉降、压缩、包装及表面处理等;(2)分析颗粒间相互作用而产生的塑性变形、粘性等力学问题以及可能发生的化....

本文编号：4051168