颗粒-流体耦合 — CAE术语解说

分类:术语集 | 2026-01-15
CAE visualization for particle fluid coupling - technical simulation diagram

颗粒-流体耦合

颗粒与流体相互作用模型

🧑‍🎓

颗粒和流体一起流动的现象,应该怎么模拟?


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大致分为两种方法。拉格朗日法追踪单个颗粒,欧拉法将颗粒视为浓度场。选择哪种方法取决于颗粒的体积分率和计算成本。当颗粒稀疏时,通常采用拉格朗日法。


🧑‍🎓

拉格朗日法是一个一个计算所有颗粒吗?这样不会很慢吗?


🎓

确实,这正是一个问题。在工业应用中,我们使用"代表颗粒"的概念,用一个计算颗粒代表数千个真实颗粒。即使这样,计算数百万颗粒仍需要高性能计算。喷雾、砂尘流和煤燃烧锅炉颗粒分析都是典型例子。


单向与双向耦合

🧑‍🎓

颗粒对流体有影响的情况和只受流体作用的情况,模型不同吗?


🎓

是的,单向耦合只计算流体对颗粒的作用力,忽略颗粒对流体的影响。当颗粒稀疏时这就足够了。双向耦合考虑颗粒存在对流体场的影响,在流动床和高浓度浆液中需要这样做。计算成本会大幅增加。


🧑‍🎓

DEM(离散单元法)与颗粒-流体耦合有关系吗?


🎓

DEM最初是为了求解固体颗粒接触碰撞的方法,但最近"CFD-DEM耦合"越来越受关注。它用于粉体流动化、矿石运输、药物混合等颗粒间接触很重要的系统。OpenFOAM和LIGGGHTS的组合是典型代表。


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