Palabos Turret：用于任意形状颗粒沉降动力学的粒子分辨数值框架

流体中输运的颗粒无处不在，例如出现在室内空气、大气、海洋以及工程应用中。本研究提出了一个新颖的三维数值框架——Palabos Turret，它能够在广泛的颗粒雷诺数范围内，对任意形状重颗粒的沉降动力学进行完全分辨的模拟。该数值求解器基于格子玻尔兹曼方法，采用浸没边界方法和递归正则化碰撞模型，以完全分辨颗粒-流体相互作用。采用预测-校正方案对六自由度（6DOF）刚体运动进行稳健的时间积分。最后，通过动态内存分配方案解决了颗粒长自由落体距离带来的多尺度问题，允许近乎无限的落距。该求解器能够模拟任意形状的颗粒。利用自由下落球体、椭球体和不规则颗粒在雷诺数介于$5\times10^{-1}$至$4\times10^4$之间的解析和实验数据对所提出的框架进行了验证。对于所考虑的不同雷诺数和颗粒形状，Palabos Turret与理论和实验值相比显示出极佳的一致性，中位相对偏差为$\pm1.5\%$，最大偏差为$\pm5\%$。Palabos Turret能够对复杂几何形状颗粒的平动和转动动力学进行深入分析。