离散颗粒模型与特征线SPH法在含液颗粒材料流固耦合分析中的应用

"含液颗粒材料液固耦合分析的离散颗粒模型及特征线SPH法 (2007年) - 该研究提出了一个用于含液颗粒材料流固耦合分析的离散颗粒模型，结合特征线SPH方法，以显式拉格朗日-欧拉无网格方案进行模拟。这种方法在固体颗粒集合体的离散颗粒模型基础上，将颗粒间隙内的流体视为连续介质，并利用特征线SPH法进行推导。数值案例展示了方案在模拟颗粒与间隙流体相互作用的效果和性能，以及流体对颗粒结构承载能力和变形的影响。研究受国家自然科学基金和973资助项目支持。" 本文主要探讨了含液颗粒材料的流固耦合分析问题，特别关注在颗粒材料内部液体存在的不同状态及其对颗粒结构力学性能的影响。颗粒材料中的液体状态可分为摆动、链索、毛细和浸渍四种，每种状态对应不同的液相分布和颗粒间相互作用。对于这类问题的建模，通常有两种方法：双流体模型和固-流模型，而本文采用了后者，即固体颗粒作为离散颗粒集合，液体则依据不同状态进行模拟。 离散颗粒模型是一种常用的颗粒材料模拟技术，它能够有效地描述颗粒间的接触和相对运动。在本文中，作者进一步将颗粒间的流体模型化为连续介质，引入了特征线SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）方法。SPH是一种无网格的数值方法，特别适合处理流体流动问题，通过在空间中分布的质点来近似连续介质的性质。特征线SPH方法则利用特征线来追踪流场信息，增强了在颗粒间隙中模拟流体流动的能力。 数值实验表明，该方法能够准确地捕捉颗粒与流体之间的相互作用，揭示了间隙流体如何影响颗粒结构的承载能力和变形。这对于理解和预测含液颗粒材料在工程应用中的行为至关重要，例如在地质工程、化工过程、粉末冶金等领域。 此外，该研究还提及了液相模型的选择，如液桥模型，这些模型在处理颗粒间液体连接和液固界面现象时是必要的。通过使用这些模型，可以更细致地研究液体在颗粒材料内部的行为，从而优化设计和工艺参数。 该论文提供了一种创新的数值模拟工具，用于研究含液颗粒材料的复杂流固耦合现象，其结果对于理解和优化含有液体的颗粒系统的工程问题具有重要的理论和实际意义。