[发明专利]用于模拟管道颗粒两相流动的非解析方法及电子设备

权利要求书

1.一种用于模拟管道颗粒两相流动的非解析方法，包括：

设置流场和流场内颗粒的初始条件和边界条件，对流场区域划分网格；其中，在计算区域内划分用于计算流场的网格，网格尺寸与颗粒大小相近；

采用希尔伯特曲线遍历颗粒周边的网格；

确定颗粒附近流场的平均孔隙率与速度；

确定颗粒所受的拖曳力；

根据之前所述的拖曳力，进行颗粒与流场的耦合，将拖曳力施加至颗粒及流体上，确定颗粒的运动情况和流场的流动情况；

其中，所述确定颗粒附近流场的平均孔隙率与速度，包括：

采用加权平均的形式计算平均孔隙率和速度，其表达式如下：

式中，是平均孔隙率，i是网格编号，α_i是第i个网格的孔隙率，W_α是计算平均孔隙率时所用的权函数，r_i是颗粒与第i个网格的中心之间的距离，ΔV_i是第i个网格的体积，是颗粒附近流场的平均速度，U_f，i是第i个网格内的流场速度，W_u是计算流场平均速度时所用的权函数；

所述拖曳力采用Abraham公式进行计算，其表达式如下：

式中，C_d是拖曳力系数，Re是雷诺数，F_drag是拖曳力，ρ_f是流体密度，A是颗粒的投影面积，U_r是流场关于颗粒的相对速度大小，d是颗粒的直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用希尔伯特曲线对流场中的网格进行重新编号，并沿该曲线对颗粒周边的网格进行遍历。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算平均孔隙率所用的权函数所述W_α为阶跃函数，其表达式如下：

式中，r是网格中心与颗粒中心之间的距离，L是流场附近球形区域的半径。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，计算平均速度所用的权函数所述W_u为高斯函数，其表达式如下：

式中，r是网格中心与颗粒中心之间的距离，σ是用于确定各网格权重的量，与颗粒半径相关。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，流场采用Navier-Stokes方程进行计算，颗粒运动采用离散元法进行计算，每计算设定时间步长之后，进行两相耦合。

6.一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可执行指令；以及

处理器，用于执行存储器中存储的可执行指令，以执行如下操作：

设置流场和流场内颗粒的初始条件和边界条件，对流场区域划分网格；其中，在计算区域内划分用于计算流场的网格，网格尺寸与颗粒大小相近；

采用希尔伯特曲线遍历颗粒周边的网格；

确定颗粒附近流场的平均孔隙率与速度；

确定颗粒所受的拖曳力大小；

根据所述拖曳力，进行颗粒与流场的耦合，确定颗粒的运动情况和流场的流动情况；

其中，所述确定颗粒附近流场的平均孔隙率与速度，包括：

采用加权平均的形式计算平均孔隙率和速度，其表达式如下：

式中，是平均孔隙率，i是网格编号，α_i是第i个网格的孔隙率，W_α是计算平均孔隙率时所用的权函数，r_i是颗粒与第i个网格的中心之间的距离，ΔV_i是第i个网格的体积，是颗粒附近流场的平均速度，U_f，i是第i个网格内的流场速度，W_u是计算流场平均速度时所用的权函数；

所述拖曳力采用Abraham公式进行计算，其表达式如下：

式中，C_d是拖曳力系数，Re是雷诺数，F_drag是拖曳力，ρ_f是流体密度，A是颗粒的投影面积，U_r是流场关于颗粒的相对速度大小，d是颗粒的直径。