CFD-DEM耦合模拟中拖曳力模型精度

摘要

CFD-DEM耦合方法已广泛应用于岩土流固耦合问题分析,其模拟准确性与其中用于处理颗粒-流体相互作用的拖曳力模型密切相关。为了探究拖曳力模型精度的影响因素,采用CFD-DEM耦合方法建立了水中单颗粒沉降数值模型,模拟中考虑了3种典型拖曳力模型以及多种颗粒尺寸,将模拟得到的最终沉降速度与经验公式预测结果进行对比,分析了不同颗粒雷诺数(Re_(p))时3种拖曳力模型(Ergun、Wen和Yu模型,Di Felice模型,Hill和Koch模型)的模拟精度。结果表明,Ergun、Wen和Yu模型以及Di Felice模型的精度均随着Re_(p)的增大而降低,而Hill和Koch模型的精度随着Re_(p)的增大出现先升高后降低的趋势:一般情况下,当Re_(p)≤14以及Re_(p)>72时,3种拖曳力模型的精度从高到低顺序为Ergun、Wen和Yu模型> Di Felice模型> Hill和Koch模型;而当14Hill和Koch模型>Di Felice模型。