离散单元法在二维流化床数值模拟中的应用与前景

本文主要探讨了应用离散单元法（Distinct Element Method, DEM）对二维流化床内的流态进行数值模拟的研究。DEM是一种源自岩土力学的数值方法，它在传统的双流体模型的基础上，引入了颗粒轨道模型，实现了对固体颗粒与固体颗粒间作用力的精确计算，同时也考虑了颗粒与流体之间的双向耦合作用。这种方法突破了双流体模型中的局部平衡和固相连续性假设，能够更真实地模拟气固两相流化系统中的非均匀特性。 文章中，作者采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日数值模拟技术，对流化床的流动特性进行了深入分析。通过这种模拟，所得结果与实验观察结果高度吻合，显示出离散单元法在处理密相气固两相流的复杂动态行为时的优越性。这种方法尤其适用于处理流化床从静止到流动的转变过程，其中颗粒间的长期相互作用是关键因素，而DEM能够有效地捕捉这些复杂的动力学现象。 值得注意的是，尽管离散单元法在稀相和部分稠密相的气固两相流模拟中已有所应用，但直到2002年，将其引入到二维流化床的数值模拟研究中，显示出其在该领域的潜力和前景广阔。论文还提到，这项工作得到了中国石油化学工业总公司的资助，显示了工业界对其潜在应用价值的认可。 本文的研究成果不仅推动了流体力学中的数值模拟技术发展，也为工程实践中的气固两相流化过程提供了更为精确的预测工具，特别是在冶金、化学干燥、吸附等工业生产过程中的应用。通过离散单元法，工程师们能够更好地理解和控制这些复杂系统的动态行为，从而提高生产效率和产品质量。