采用时驱硬球算法和格子玻尔兹曼法的颗粒流体系统直接数值模拟

简介：
本研究采用时驱硬球算法与格子玻尔兹曼方法，对颗粒-流体混合系统的流动行为进行直接数值模拟，深入探讨了复杂流体动力学特性。 我们实现了一种直接数值模拟颗粒流体系统的耦合算法。该方法采用时驱硬球模型来描述颗粒间的相互作用，并使用格子玻尔兹曼方法求解流体的控制方程，通过浸入运动边界法实现了流固之间的有效耦合。在计算过程中，我们利用欧拉网格对流场进行求解，同时用拉格朗日网格追踪颗粒的位置，从而避免了非结构化贴体网格方法中重新划分网格的问题。 为了验证该算法的有效性，我们模拟了两个圆形颗粒在黏性流体中的沉降过程，并成功复现出了经典的Drafting-Kissing-Tumbling (DKT) 过程。这一结果证明我们的耦合算法具有较高的准确性和可靠性。