[发明专利]一种多相流碰撞液滴对的搜索方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种多相流碰撞液滴对的搜索方法及装置，涉及流体力学计算领域。所述方法包括：构建计算网格；统计同一个计算网格内的液滴i在单位时间里与液滴j的碰撞次数；计算每个网格单位时间内所有液滴发生碰撞的总次数；计算单个液滴发生相邻两次碰撞的时间间隔；获取液滴运动状态时间更新间隔；根据液滴运动状态时间更新间隔，选取碰撞液滴对。本发明实施例能够提高多相流计算流体力学插值问题的计算速度，增强搜索近邻计算网格能力，提高插值精度；能够快速搜索碰撞液滴，进行碰撞液滴对的匹配。

技术领域

本发明实施例涉及流体力学计算领域，具体涉及一种多相流碰撞液滴对的搜索方法及装置。

背景技术

计算流体力学自20世纪50年代发明以来，随着计算机的发展逐渐形成了一个介于力学和计算机之间的交叉学科，主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程，特别是对含液滴或颗粒的离散相问题进行模拟和分析。

计算流体力学在离散相模拟的应用十分广泛，特别常见于工业设备的结构或流程的设计和优化。在石油、化工、热能、核能和环境等领域，离散相流体的模拟问题十分重要，而受限于离散相碰撞搜索算法的低效，特别是液滴或颗粒离散相，目前的碰撞搜索算法难以真正对多工况的工业设备进行全尺度的数值模拟和结构优化。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多相流碰撞液滴对的搜索方法及装置，用以解决现有技术中液滴或颗粒的搜索算法低下的问题。

为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种多相流碰撞液滴对的搜索方法，

所述方法包括：构建计算网格；统计同一个计算网格内的液滴i在单位时间里与液滴j的碰撞次数；计算每个网格单位时间内所有液滴发生碰撞的总次数；计算单个液滴发生相邻两次碰撞的时间间隔；获取液滴运动状态时间更新间隔；根据液滴运动状态时间更新间隔，选取碰撞液滴对。

进一步地，所述统计同一个计算网格内的液滴i在单位时间里与液滴j的碰撞次数，具体计算公式为：

其中，β_i,j是液滴i和液滴j之间的碰撞核函数。

进一步地，所述计算每个网格单位时间内所有液滴发生碰撞的总次数，具体包括：根据液滴i在单位时间里与液滴j的碰撞次数计算液滴i与其所在网格内所有液滴的碰撞频率；根据液滴i与其所在网格内所有液滴的碰撞频率计算单位时间内所有液滴发生碰撞的总次数。

进一步地，所述计算单个液滴发生相邻两次碰撞的时间间隔，具体包括：根据单位时间内每个网格内液滴碰撞总次数，得到单个液滴在单位时间内平均经历的碰撞次数，再计算单个液滴在单位时间内平均经历的碰撞次数的倒数，得到单个液滴发生相邻两次碰撞的时间间隔。

进一步地，所述获取液滴运动状态时间更新间隔，具体包括：获取液滴的平均自由程剩余时间，根据所述平均自由程剩余时间获取液滴运动状态时间更新间隔。

进一步地，所述根据液滴运动状态时间更新间隔，选取碰撞液滴，具体包括：统计任一网格内恰好发生碰撞的液滴个数n_coll，将具有最大碰撞次数的一对液滴作为第一碰撞对，再用同样方法在剩下的n_coll-2个液滴中选出具有最大碰撞次数的液滴对，依次类推，选出该网格内的所有碰撞液滴对。

第二方面，本发明实施例还提供一种多相流碰撞液滴对的搜索装置，

所述装置包括：重构单元，用于构建计算网格；碰撞液滴对搜索单元，用于统计同一个计算网格内的液滴i在单位时间里与液滴j的碰撞次数，计算出液滴运动状态时间更新间隔，再根据液滴运动状态时间更新间隔选取碰撞液滴对。