用于工业气固流系统欧拉-拉格朗日模拟的先进热传递模型
流体动力学
2025-10-16 v1 计算物理
摘要
离散元方法(DEM)耦合计算流体动力学(CFD)已被开发用于模拟复杂的固液流动系统。如今DEM被视为一种成熟方法，在工业系统中得到广泛应用。热传递建模对DEM的工业应用可能至关重要。然而，现有的DEM热传递模型存在根本性局限。这些问题源于DEM中固有的软弹簧模型，其中热传导在数学上受弹簧常数影响。因此，通常需要复杂的建模，考虑接触状态如接触面积和持续时间，才能准确估计热传导。此外，当前热传递模型与粗粒化DEM等缩放定律兼容性差，导致相对于运动误差的温度误差被放大。为应对这些挑战，我们开发了一种基于欧拉框架的新型DEM热传递模型。在我们的方法中，热传递计算采用欧拉描述，而粒子运动仍由DEM处理。值得注意的是，固体相中的热传导通过指定空隙率的简单设置来捕捉，而非依赖复杂的接触建模。通过气固流系统中的验证测试，证明了所提模型的充分性，表明温度分布独立于粒子接触状态。此外，该模型与粗粒化DEM表现出强兼容性，即使在降低计算成本的情况下也能保持精度。这些结果确立了新模型的可靠性和通用性，使其成为工业应用中DEM-CFD模拟的有望标准。
引用
@article{arxiv.2506.13176,
title = {An advanced heat transfer model for Eulerian-Lagrangian simulations of industrial gas-solid flow systems},
author = {Toshiki Imatani and Mikio Sakai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13176},
year = {2025}
}
备注
46 pages, 18 figures