[发明专利]一种颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法

说明书

本发明提供了一种颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法，其包括如下步骤：构建移动床物理模型；根据移动床物理模型构建移动床中颗粒传输过程中的流体相控制方程组，流体相控制方程组包括连续性方程以及动量方程；根据移动床物理模型构建固相控制方程，固相控制方程包括颗粒运动控制方程；构建过程放大模型；选取不同的放大因子，在基本求解参数相同的条件下对气固传输过程进行模拟计算；根据不同放大因子下移动床内气固流动模式获取数值计算加速规律。本发明可以提高计算速度，节约计算成本。

技术领域

本发明涉及计算机数据处理技术领域，具体而言，涉及一种颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法。

背景技术

颗粒-流体流动普遍存在于化学过程中，涉及到传热、传质和化学反应。近些年来，数值模拟方法被广泛运用于颗粒-流体系统的研究。越来越多的人采用CFD(ComputationalFluid Dynamics，计算流体动力学)与DEM(Discrete Element Method，离散单元法)耦合方法研究多尺度多相流传输过程。

然而采用CFD与DEM耦合方法研究多尺度多相流传输过程时，存在数值计算速度缓慢的问题。

发明内容

基于此，为了解决采用CFD与DEM耦合方法研究多尺度多相流传输过程时存在的数值计算速度缓慢的问题，本发明提供了一种颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法，其具体技术方案如下：

一种颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法，其包括如下步骤：

构建移动床物理模型；

根据所述移动床物理模型构建移动床中颗粒传输过程中的流体相控制方程组，所述流体相控制方程组包括连续性方程以及动量方程；

根据所述移动床物理模型构建固相控制方程，所述固相控制方程包括颗粒运动控制方程；

构建过程放大模型；

选取不同的放大因子，在基本求解参数相同的条件下对气固传输过程进行模拟计算；

根据不同放大因子下移动床内气固流动模式获取数值计算加速规律。

所述颗粒移动床中气固相间传输过程模拟仿真加速方法通过构建过程放大模型对移动床中的气固传输过程进行放大，选取不同放大因子并在基本求解参数相同的条件下对气固传输过程进行模拟计算，最后根据不同放大因子下移动床内气固流动模式获取数值计算加速规律，可以提高计算速度，节约计算成本。

进一步地，所述连续性方程为其中，ρ_f为气体密度，ε_f为气体局部空隙率，u为气体表观速度。

进一步地，所述动量方程为其中，p为气体压力，F_fp为单位体积内气体颗粒间相互作用力，g为重力加速度，τ为气相应力张量。

进一步地，所述颗粒运动控制方程为以及其中，m_i为第i个颗粒质量，v_i为第i个颗粒水平速度，f_e,ij为第i个颗粒和第j个颗粒之间的弹性力，f_d,ij为第i个颗粒和第j个颗粒之间的粘性阻尼力，f_pf,i为第i个颗粒与流体之间的作用力，m_ig为第i个颗粒的重力，I_i为第i个颗粒转动惯量，ω_i为第i个颗粒的旋转速度，T_t,ij为第i个颗粒和第j个颗粒之间的切向力矩，T_r,ij为第i个颗粒和第j个颗粒之间的滚动摩擦力矩。

进一步地，在根据所述移动床物理模型构建移动床中颗粒传输过程中的流体相控制方程组前，先对所述移动床物理模型进行网格划分。