顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的格子玻爾茲曼模擬的開題報告

顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的格子玻爾茲曼模擬的開題報告一、研究背景顆粒界面是指兩種不同顆粒間的接觸界面，如顆粒與流體、顆粒與顆粒、顆粒與壁面等。顆粒界面的特性及其與顆粒行為的相互關系廣泛存在于各種自然和工業(yè)現(xiàn)象中，如顆粒分散、浮沉、輸送、分離、顆粒與流體相互作用等。顆粒流體系統(tǒng)是指由顆粒和流體組成的混合物。顆粒在流體中的運動及其與流體的相互作用是顆粒流體系統(tǒng)中的關鍵問題，涉及顆?；旌?、輸送、分離、浮游物的處理等一系列工業(yè)過程。因此，研究顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的特性及其相互作用具有很大的理論和應用價值。目前，基于格子玻爾茲曼（LatticeBoltzmann，LB）方法對顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的數值模擬研究逐漸成為熱點。相對于傳統(tǒng)CFD方法，LB方法本身具有簡單、高效、易于并行化等優(yōu)點，能夠較好地模擬顆粒流體系統(tǒng)中的流場和顆粒動力學行為。但是，顆粒流體系統(tǒng)的模擬存在著一系列難點和挑戰(zhàn)，如顆粒與流體相互作用較強，流體和顆粒的物理特性不同，顆粒之間的作用力往往是非局部且非對稱的。因此，如何準確模擬顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的行為，是當前研究的熱點和難點。二、研究目的本文擬基于LB方法，對顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的格子玻爾茲曼模擬進行研究和分析，主要內容包括以下幾方面：1、研究LB方法在顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)數值模擬中的應用，分析其優(yōu)缺點；2、結合顆粒的物理特性和作用力特點，設計和實現(xiàn)相應的LB模型；3、通過數值實驗，分析顆粒與流體相互作用對顆粒在流體中運動特性的影響，探究流動場、顆粒分布、顆粒濃度、顆粒輸運等問題；4、對所得結論進行討論和總結，為顆粒流體系統(tǒng)的工程應用提供參考。三、研究內容和方案1、LB方法及其在顆粒流體系統(tǒng)數值模擬中的應用（1）LB方法的基本原理和算法（2）LB方法在顆粒流體系統(tǒng)模擬中的應用情況及其優(yōu)缺點2、顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)LB模型設計（1）顆粒的物理特性和作用力分析（2）建立相應的LB模型，包括顆粒的動力學模型和流體的靜壓縮模型3、數值實驗和結果分析（1）通過數值實驗研究顆粒與流體相互作用對顆粒在流體中運動特性的影響（2）分析流場、顆粒分布、顆粒濃度、顆粒輸運等問題4、結果討論和總結（1）對模擬結果進行分析和探討（2）總結模擬研究的優(yōu)缺點和不足之處（3）對顆粒流體系統(tǒng)的未來研究進行展望四、研究進度和安排1、閱讀文獻，了解顆粒流體系統(tǒng)以及LB方法的基本原理和發(fā)展現(xiàn)狀。完成文獻綜述部分。2、結合所學數值方法和LB方法，設計和實現(xiàn)LB模型。3、進行數值實驗，并分析顆粒與流體相互作用對顆粒在流體中運動特性的影響。4、對實驗結果進行總結和討論，并撰寫畢業(yè)論文。五、預期成果和意義1、完成顆粒界面和顆粒流體系統(tǒng)的LB模擬研究，對LB方法在這一方面的應用進行深入的探討。2、深入研究顆粒界面和顆粒流