基于粒子的动态流体模拟与GPU实现

针对动态流体模拟的细节复杂特性,采用一种基于粒子的新方法,当流体发生大幅动态变化时,该方法在描述流体细节方面取得更好效果。在模拟实现方面,在GPU上采用并行处理,提高模拟速度,实现计算机动画的实时模拟。

弯曲河床中底沙运动和河床变形的三维k-ε-kp两相湍流模型

建立了曲线坐标系下的三维k-ε-kp固液两相双流体湍流模型,模拟了弯曲河道内的底沙运动和河床变形.计算了实验室120°弯道内水沙两相流的时均流速、泥沙运动以及床面变形,数值结果较好地再现了实验规律.同时,比较了单流体模型和k-ε-kp模型的数值结果.k-ε-kp模型能够求解悬沙的三维速度场,并采用零梯度边界条件获得底沙的运动信息.计算结果表明在弯道内泥沙运动轨迹的变化比水流运动轨迹的变化平缓,泥沙轨迹从弯道入口开始逐步偏离水体轨迹,其偏离程度随泥沙粒径增大而增大.通过采用底沙的运动强度和方向来求解推移质运动方程以及床面变形,k-ε-kp模型能够比单流体模型更好地模拟弯道内的床面演变。

综放工作面粉尘浓度空间分布规律的数值模拟及其应用

针对粉尘采样器测尘法不能全面反映工作面作业空间粉尘浓度的缺点,用数值模拟的方法对综放工作面粉尘浓度的三维分布规律进行研究。为此,根据综放工作面气体-粉尘流动的特性,运用颗粒相的动力学理论,推导了颗粒相应力的表达式,实现了求解粉尘浓度空间分布规律的k-ε-Θ-kp双流体封闭方程组的数学建模。采用基于同位网格的SIMPLE算法,利用Fluent软件对综放工作面粉尘浓度空间分布规律进行了数值模拟。根据模拟结果指导综放液压支架喷雾降尘装置的优化设计,取得了很好的降尘效果。

直流燃烧器一次风通道气固两相流数值模拟

基于气固两相双流体湍流k-ε-k_p模型,本文运用自行发展的一套计算程序,对某燃煤锅炉新型直流燃烧器气体—颗粒两相流动进行了数值模拟,得到了燃烧器一次风通道内气固两相速度分布、湍动能分布和颗粒浓度分布。其中,根据稀相流动假说,采用单向耦合模型描述相间作用,并在固相方程中考虑了颗粒扩散效应。通过对计算结果的分析和讨论,发现了该燃烧器'设计的不合理因素,为燃烧器结构优化提供了理论基础。