任意形状凸颗粒悬浮动力学直接数值模拟的新模型
流体动力学
2024-07-23 v1 计算物理
摘要
本研究提出了一种创新的直接数值模拟方法，用于处理具有不规则形状和大量颗粒的复杂颗粒系统。利用部分饱和方法，它精确模拟了任意形状，尽管在集成兼容接触模型时计算成本相当高。引入一种新颖的并行化策略显著提高了接触模型的性能，实现了高效的四向耦合模拟。通过受阻沉降研究，强调了显式接触模型对于保持模拟准确性的关键性，特别是在高颗粒体积分数和低阿基米德数下。展示了模拟多达1934个表面分辨颗粒的数千个任意形状凸颗粒的可行性。该研究还证实了该方法的网格独立性和线性收敛性。首次表明，在不同阿基米德数（500至2000）和颗粒体积分数（10%至30%）下，立方体群的沉降速度比等体积球体群慢13%至26%。这些发现强调了颗粒系统的形状依赖性，并提出了探索其细微动力学的途径。
引用
@article{arxiv.2401.10878,
title = {A novel model for direct numerical simulation of suspension dynamics with arbitrarily shaped convex particles},
author = {J. E. Marquardt and N. Hafen and M. J. Krause},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10878},
year = {2024}
}