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低马赫数下圆球绕流的硬球-拟颗粒模拟

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硬球-拟颗粒模拟(HS-PPM)能够描述流动的微观细节,已应用于反应-扩散耦合和超声速流动等的研究.但对过程工业中广泛存在的低马赫数(Ma＜1.0)流动,HS-PPM的适用性还没有直接证据.本文以低雷诺数(Re≤10)和低马赫数(Ma＜1.0)下的圆球绕流为实例探索了这种可行性.圆球表面以解析法描述以保证光滑性,并采用回弹模型保证无滑移边界条件,所有方向上采用周期性边界条件.当Ma＜0.1时,分析了模拟体系固含率、模拟区域的形状以及努森数对曳力系数的影响.结果 表明,曳力系数随固含率的提高而增加;低固含率下的曳力系数与无限大流场中的单颗粒绕流接近;低努森数下得到的曳力系数更高.采用时空平均得到的流场稳定、轴对称,且无明显的温度和密度梯度,符合公认的实验和模拟结果.Ma＞0.1时的曳力系数随马赫数的变化符合前人报道.上述结果展示了HS-PPM用于低马赫数流动研究的可行性.
Simulation of flow around a single sphere at low mach numbers by hard sphere/pseudo particle modeling (HS-PPM)

马琳博、赵明璨、赵祺、崔丽杰、陈飞国、葛蔚

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中国科学院大学化学科学学院,北京市,100049

中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京市,100190

中国科学院大学化学工程学院,北京市,100049

分子动力学模拟 硬球-拟颗粒模拟 圆球绕流 无滑移 曳力系数

国防基础科研科学挑战专题项目国家自然科学基金资助项目中国科学院前沿科学重点研究项目中国科学院信息化专项课题

TZ201600191834303QYZDJ-SSW-JSC029XXH13506-301

2019

计算机与应用化学
中国科学院过程工程研究所

计算机与应用化学

CSTPCD北大核心
影响因子：0.386
ISSN：1001-4160
年,卷(期)：2019.36(5)
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