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基于浸没光滑有限元法的颗粒曳力系数分析
【机构】 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室； 中南大学交通运输学院高速列车研究中心；
【摘要】 针对标准球形颗粒曳力系数模型难以在非球形颗粒中应用,提出采用浸没光滑有限元方法(IS-FEM)研究颗粒在流体中的运动规律与曳力系数。颗粒相与流体相由贴体网格表征,通过分区求解。颗粒相的控制方程通过全局拉格朗日描述,采用显式中心差分方案离散;流体相的控制方程为粘性不可压缩N-S方程,采用半隐式特征线分裂方法(CBS)求解;颗粒相与流体相的相互作用由虚拟域耦合,通过固体单元-流体节点对(S2F)与流体单元-固体节点对(F2S)实现边界无滑移,避免流体域网格更新。基于IS-FEM的颗粒沉降模型,不同雷诺数下圆形颗粒的曳力系数计算值与标准曳力曲线一致。在此基础上,研究了椭圆颗粒的曳力系数,并在高速摄像机的追踪下结合图像处理技术进行实验验证。
【关键词】 浸没光滑有限元法；
颗粒沉降；
曳力系数；
半隐式特征线分裂方法；
【基金】 国家自然科学基金项目51675168;湖南省自然科学基金2019JJ40020~~
- 【会议录名称】 第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集
- 【会议名称】第十一届全国流体力学学术会议
- 【会议时间】2020-12-03
- 【会议地点】中国广东深圳
- 【分类号】O241.82;O35
- 【主办单位】中国力学学会流体力学专业委员会