用粒子相互作用模拟多相流最合适的数值方法是什么?

计算科学 流体动力学 数值建模
2021-12-01 17:32:27

如果我想为以下问题构建一个求解器:

1.域中存在由 Navier-Stokes 方程控制的死水。

2.气泡(尺寸从微米到毫米)从域内的任意点产生,它们的运动也将遵循 NS 方程。

3.水中的粒子(具有与气泡相似的大小)按照碰撞-附着-分离模型与气泡相互作用,例如本文中建议的那些。

Yoon、RH 和 GH Luttrell。“气泡大小对细颗粒浮选的影响。” 矿物加工和提取冶金评论 5.1-4 (1989): 101-122。

我应该使用什么样的数值方法?拉格朗日或欧拉会更好吗?我猜是前一个?

平滑粒子流体动力学是否足以解决这个问题?

如果您以前看过类似的讨论,也请给我一些建议或分享链接。非常感谢。

2个回答

你打算模拟什么和多少粒子?这些限制了您可用的方法。Re

如果您的粒子/气泡很少,完全解析的欧拉方法(漫反射界面、浸没边界等)可能会解决这个问题,但它们会很昂贵。切割细胞方法也可能有用,但同样昂贵。您还可以探索边界元素方法。

我怀疑你有很多粒子,只需要做一定程度的建模。在这方面有大量的文献。Euler--Euler 子网格模型可以处理气泡或粒子,尽管我不知道在同一网格单元中同时处理两者的尝试。但是,我怀疑这应该是可能的(并且可能已经完成)。查看 R. Fox、O. Desjardins 的作品以及引用他们的作品。从数学的角度来看,欧拉-拉格朗日方法几乎总是更简单。这可能更实用,尽管您选择的方法将取决于流动物理。

编辑:欧拉-拉格朗日前沿的一些参考资料。

气泡 [值得注意的关键词是体积平均]:

固体颗粒:

欢迎研究。您的问题可能已经有了很好的答案。在这种情况下,您需要花更多时间寻找,直到您确定问题有一个好的解决方案。或者,也许在这个问题上几乎没有做任何工作,你仍然应该花时间寻找,直到你放弃并发展自己的。或者,也许您只是想为这类问题使用一个好的求解器,那么您应该继续挖掘,包括在任何地方询问(如这里)。

这听起来像是一个至少已经完成了一些合理工作的问题。您有参考资料,但是您是否查看了足够多的引用以及作者最近的相关工作,以了解自 1989 年以来该领域发生了什么?