基于CFD--DEM法的矩形喷动床内颗粒喷动特性研究的任务书.docx

基于CFD--DEM法的矩形喷动床内颗粒喷动特性研究的任务书
任务书
研究题目：基于CFD-DEM法的矩形喷动床内颗粒喷动特性研究
一、研究背景与意义
随着工业化进程的不断加快，各行业对于传质到稳态、计算流体力学（CFD）和离散元方法（DEM）相结合的流固耦合仿真技术越来越依赖。其中最受关注的就是喷洒颗粒物的过程，因此，研究颗粒物喷洒过程的特性，对于提高各行业喷洒颗粒物效率、降低成本、提高生产效率具有十分重要的意义。
课题选取了矩形喷动床内颗粒物喷洒作为研究对象，通过运用CFD-DEM法来研究颗粒物在喷动床中的动态特性。此研究具有重要的实现意义和应用价值，在提高矩形喷动床性能的同时，也能为相关领域的研究提供理论和实验基础。
二、研究内容及方案
1.研究目标
通过使用CFD-DEM方法研究出喷动床内颗粒物的运动状态和流动特性，以此为基础进一步研究颗粒物在矩形喷动床内的传输过程。
2.研究内容
（1）搜集研究相关领域的文献资料、掌握计算流体力学(CFD)和离散元方法(DEM)的理论基础；
（2）构建矩形喷动床的数学模型，包括流场模型和颗粒物运动模型；
（3）根据模型结果，分析研究颗粒物在喷动床内的运动状态，建立颗粒物的运动轨迹图和带电量图；
（4）通过比较模拟结果和实验结果，对模型进行合理性和准确性的评估；
（5）在此基础上，通过优化计算模型，研究颗粒物在矩形喷动床内的传输过程。
3.研究方案
本次研究将基于CFD-DEM法来研究矩形喷动床内颗粒物喷洒特性，具体研究方案如下：
（1）建立矩形喷动床的模型，包括物流模型和颗粒物运动模型；
（2）进行数值模拟计算，并模拟颗粒物的运动轨迹和带电量数据；
（3）比较模拟结果和实验结果，对模型进行填充和校正；
（4）基于基本模型，进行优化设计，以提高矩形喷动床性能。
三、研究进度
第一年
1、完成矩形喷动床的建模；
2、进行过流场和颗粒物运动模拟；
3、分析颗粒物在喷动床的运动状态和特征，建立运动轨迹图和带电量图；
第二年
1、针对模型进行修正、改良和完善；
2、与实验结果进行比较，确定模型的准确性和可行性；
3、基于基础模型，进行模型的优化设计，改进矩形喷动床的性能。
四、预期成果
1、建立矩形喷动床的物流模型和颗粒物运动模型；
2、研究颗粒物在喷动床内的运动状态和特征；
3、确认CFD-DEM方法在模拟矩形喷动床内颗粒物运动中的可行性；
4、优化设计研究，改善矩形喷动床的性能。
五、参考文献
1.Peskin,C.S.(1972).Flowpatternsaroundheartvalves:anumericalmethod.Journalofcomputationalphysics,10(2),252-271.
2.Ladd,A.J.,&Verberg,R.(2001).Lattice-Boltzmannsimulationsofparticle-fluidsuspensions.JournalofStatisticalPhysics,104(5-6),1191-1251.
3.Du,X.,&Xu,B.(2014).CFD-DEManalysisofhydrodynamicsinparticle-fluidsystem.AdvancedPowderTechnology,25(3),1019-1027.
4.Zhang,W.,&Bai,B.(2019).OptimizationofparticlepackingdensityoffluidizedbedreactorwithDEM-CFDsimulation.ChemicalEngineeringScience,207,164-174.
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