插值核与网格加密对双向耦合点粒子模拟的影响

本文系统评估了双向耦合点粒子欧拉-拉格朗日模型在网格加密下准确捕捉粒子-流动相互作用的预测能力，其中粒子尺寸可与网格尺寸相当。考虑了两种情况：（i）均匀流过静止粒子，以及（ii）载有 Kolmogorov 尺度粒子的衰减各向同性湍流。粒子-流体相互作用仅使用标准阻力定律建模，这是大密度比系统的典型做法。采用区域化平流-扩散-反应（Zonal-ADR）模型获取阻力闭合所需的未受扰动流体速度。采用了两类主要的插值核：基于网格的和基于粒子尺寸的。详细评估了插值核对捕捉粒子-流体相互作用、动能、耗散率以及粒子加速度统计的影响。结果表明，宽度随粒子尺寸缩放的插值核在网格加密下表现明显优于宽度随网格尺寸缩放的核。基于粒子尺寸的核在有无自扰动效应修正下均获得了相对于空间分辨率的收敛。尽管基于粒子尺寸的插值核提供了空间收敛且优于基于网格尺寸缩放的核，但在收敛结果中有无粒子自扰动修正仍可见微小差异。此类差异表明，为获得最佳结果需要进行自扰动修正，尤其当粒子大于网格尺寸时。