用于模拟复杂几何中载粒流的体积滤波FEM-DEM框架
流体动力学
2023-11-28 v1
摘要
我们提出了一个用于建模复杂域中大规模载粒流的计算框架，目标是实现在医学图像衍生的患者特定几何中的模拟。该框架基于体积滤波的欧拉-拉格朗日方法，使用有限元方法（FEM）求解流体相，并结合离散元方法（DEM）求解颗粒相，两相之间具有不同级别的耦合。流体相在三维非结构网格上使用稳定化FEM求解。颗粒相建模为刚性球体，其运动根据牛顿平移和旋转第二定律计算。我们提出了一种与FEM基兼容的高效且守恒的颗粒-流体耦合方案，能够在网格加密下实现双向耦合项的收敛。采用了用于颗粒-颗粒碰撞和颗粒-壁碰撞的邻域检测高效算法。该方法应用于几个不同的测试用例，并对结果进行了定性分析。结果展示了该实现的性能以及该方法在模拟复杂几何中大规模载粒流方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2311.15989,
title = {Volume filtered FEM-DEM framework for simulating particle-laden flows in complex geometries},
author = {Abhilash Reddy Malipeddi and C. Alberto Figueroa and Jesse Capecelatro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15989},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 11 figures