任意形状网格上双向耦合含颗粒流的一种扰动修正点粒子方法

本文提出了一种通用的、双向耦合的点粒子公式，其在获取计算气动力闭合模型所需的无扰动流体流场时考虑了离散颗粒所产生的扰动。具体而言，首先基于有限体积格式中的相间动量耦合力推导出由颗粒存在所产生的扰动场方程。扰动场的解通过两种方法获得：（i）利用计算控制体内颗粒引起的反作用力直接求解扰动速度和压力；（ii）一种线性化、近似的扰动速度场计算，特别适用于低雷诺数流动。两种方法均利用计算得到的扰动场来获取建模颗粒上气动力所需的无扰动流体速度。针对均匀、各向异性以及非结构网格上无界和含壁面流中的单个颗粒，对两种方法进行了充分评估，结果表明颗粒运动和相间耦合均可被精确计算。该方法直接明了，可应用于包括欧拉-拉格朗日和欧拉-欧拉公式在内的任何含颗粒流数值格式。