基于MRT--LBM的各向同性湍流中颗粒碰撞特性的数值研究的开题报告.docx

基于MRT--LBM的各向同性湍流中颗粒碰撞特性的数值研究的开题报告
一、研究背景
颗粒在流体中的运动和相互作用是许多工业和自然过程的重要组成部分，如燃烧、雾霾形成、土壤侵蚀、气液固分离等。颗粒通常在流体中的运动是受到流体的牵引力、摩擦力、扰动力和碰撞力等影响的。因此，理解和掌握颗粒在流体中的运动和相互作用规律对优化工业和自然过程具有重要意义。
传统的方法进行颗粒运动和相互作用方程的求解需要对离散相和连续相进行区分，这样的方法在计算效率和精度上面都存在一定的问题。为了更好地解决这些问题，相继出现了多尺度方法，其中基于LBM的多尺度方法与其它方法相比具有模拟流场和颗粒运动的能力强、并行计算效率高等优点。MRT--LBM方法是LBM方法的一个改进版本，它通过守恒矩阵的变换使得LBM能够更好地模拟流体，从而更准确地计算流动特性。
因此，基于MRT--LBM的多尺度方法越来越被广泛应用于颗粒运动和相互作用的研究中。
二、研究目的
本研究旨在探究基于MRT--LBM的多尺度方法在颗粒碰撞研究方面的应用。通过运用MRT--LBM方法，本文将探究颗粒在各向同性湍流流场中的运动规律和颗粒之间的相互作用规律，为更好地优化工业和自然过程提供理论依据。
三、研究内容
颗粒在流场中运动的过程复杂，多因流场的不规则性和颗粒本身的复杂性而产生。本文将立足于各向同性湍流流场，采用基于MRT--LBM的多尺度方法，探究颗粒之间碰撞的特性，研究内容主要包括以下几个方面：
1.通过建立各向同性湍流流场数值模型，研究颗粒在各向同性湍流流场中的运动规律，掌握颗粒的时空变化规律和碰撞概率。
2.通过建立颗粒间作用模型，研究碰撞特性的影响因素和规律。探究颗粒间距和颗粒半径对碰撞的影响。
3.通过建立颗粒间物理模型，掌握颗粒运动的动力学规律。
4.基于颗粒碰撞特性和物理模型，研究颗粒的聚集规律以及相互排斥规律，为颗粒在工业和自然过程中的应用提供理论依据。
四、研究方法和技术路线
1.采用MRT--LBM方法建立各向同性湍流流场数值模型。
2.将颗粒当作刚体进行建模，采用颗粒间作用模型研究颗粒碰撞特性。
3.通过分析颗粒的物理特性，建立颗粒运动的动力学模型。
4.基于颗粒碰撞特性和动力学模型，建立颗粒聚集模型和相互排斥模型。
5.利用计算机程序实现上述模型，通过数值模拟的方法进行颗粒碰撞特性的研究。
五、预期结果及意义
本研究将采用基于MRT--LBM的多尺度方法研究颗粒在各向同性湍流中的碰撞特性，对通过数值模拟得到的颗粒运动规律和碰撞特性进行详细分析，重点关注颗粒碰撞的影响因素和规律。预期结果为：
1.掌握颗粒在各向同性湍流流场中的运动规律和碰撞特性，为进一步了解颗粒运动提供理论依据。
2.探究颗粒间距、颗粒半径等因素对碰撞特性的影响规律，为颗粒在实际应用中的运动和相互作用提供参考。
3.基于颗粒碰撞特性和物理特性，建立颗粒聚集模型和相互排斥模型，为颗粒在工业和自然过程中的应用提供理论依据。
本研究在工业和自然过程中的颗粒运动和相互作用规律方面提供了理论指导，对优化工业和自然过程具有重要意义。