基于格子-Boltzmann方法运动颗粒群曳力系数的数值研究

摘要

为了研究颗粒群的运动过程以及运动颗粒群的曳力系数，本文利用格子-Boltzmann方法对二维计算区域内的颗粒群的运动进行了数值研究，其中固体颗粒的运动轨迹采用牛顿第二定律进行计算，气体的计算方法则采用不可压缩的二维九速（D2Q9）模型。数值模拟结果表明：颗粒群在运动过程中出现两侧的颗粒向中心压缩聚集以及颗粒群内上部的颗粒运动速度比下部的颗粒运动速度大等现象。颗粒群所受的气动力、滑移速度随颗粒群空隙率的增大而增大；曳力系数随颗粒群空隙率的增大而减小。同时，模拟得到的颗粒群曳力系数的修正因子与Yang等采用EMMS方法得到的结果趋势相一致。