序 1
第1章 导论 1
1.1 颗粒流体系统的重要性 1
1.2 颗粒流体系统的复杂性及其多尺度结构 2
1.3 现有模拟方法的不足 4
1.4 多尺度方法介绍 7
1.5 本书的结构和指导思想 9
参考文献 10
第2章 颗粒流体系统的基本概念 12
2.1 基本现象 12
2.2 流动结构中的非均匀性 15
2.2.1 局部非均匀性 15
2.2.2 整体非均匀性 18
2.3 状态多值性 22
2.4 耗散结构的性质 23
2.5 流化系统中的术语 25
2.6 颗粒流体两相流中的参数 27
2.6.1 独立参数 28
2.6.2 相关参数 31
2.6.3 定性参数 32
2.6.4 导出参数 34
符号说明 34
参考文献 35
第3章 颗粒流体系统数值模拟的基础知识 37
3.1 颗粒流体系统计算模型概述 37
3.1.1 计算模型的分类与简介 37
3.1.2 各类模型的特点及问题 39
3.2 流体力学基本方程组 40
3.2.1 预备知识 41
3.2.2 Reynolds输运定理 43
3.2.3 连续方程 44
3.2.4 动量方程 45
3.2.5 能量方程 47
3.3.1 湍流的描述 51
3.3 湍流模拟简介 51
3.3.2 湍流时均模型 52
3.3.3 模拟湍流的其他方法 56
3.4 偏微分方程求解的数值方法 58
3.4.1 网格化方法及离散化方法 59
3.4.2 有限差分法 61
3.4.3 有限体积法 66
3.4.4 SIMPLE算法及其改进的算法 69
3.5 颗粒动力学 78
3.6 结束语 83
符号说明 83
参考文献 85
第4章 能量最小多尺度模型 87
4.1 概述 87
4.2 EMMS模型的建立 88
4.2.1 多尺度分析 88
4.2.2 系统分解和能量分析 90
4.2.3 流体动力学方程 93
4.2.4 颗粒流体系统的稳定性条件 99
4.2.5 EMMS模型 101
4.3 EMMS模型的求解 102
4.3.1 数值解 103
4.3.2 解析解 107
4.3.3 流动区域过渡 113
4.3.4 最大空隙率的确定 117
4.4 EMMS模型的扩展与应用 121
4.4.1 轴向动力学 122
4.4.2 径向动力学 131
4.5 结束语 135
符号说明 136
参考文献 138
第5章 双流体模型与EMMS模型的结合 142
5.1 概述 142
5.2 基本方程组 144
5.2.1 推导过程 144
5.2.2 基本方程的不同形式 154
5.3 气固相应力的本构方程 155
5.3.1 经验关联式 156
5.3.2 颗粒动理学理论 157
5.4 气固相间作用关系式 160
5.4.1 实验关联方法 160
5.4.2 平均化方法的不足和解决思路 164
5.4.3 能量最小多尺度方法 166
5.5 计算方法与商业软件 175
5.6.1 鼓泡流化床的模拟 177
5.6 模拟举例 177
5.6.2 循环流化床的模拟 179
5.7 结束语 189
符号说明 192
参考文献 194
第6章 确定性颗粒轨道模型 200
6.1 颗粒运动的研究概况 201
6.1.1 悬浮过程 201
6.1.2 碰撞过程 204
6.2 流体运动的研究概况 217
6.3 气固相间耦合关系的研究概况 218
6.4 确定性颗粒轨道模型中数值计算技术的研究概况 219
6.4.1 二维空隙率与三维空隙率转换关系的研究概况 219
6.4.2 颗粒碰撞事件确定技术的研究概况 221
6.5 颗粒碰撞模型的比较 222
6.6 确定性颗粒轨道模型的应用示例 223
6.6.1 数学模型 224
6.6.2 数值方法 229
6.6.3 模拟示例 233
6.7 结束语 242
符号说明 243
参考文献 245
第7章 拟颗粒模拟 250
7.1 拟颗粒模拟提出的背景 250
7.1.1 连续介质方法的局限性 250
7.1.2 微观模拟方法的发展 251
7.2.1 基本思想 253
7.2 拟颗粒模型的建立 253
7.2.2 模型的建立 256
7.2.3 拟颗粒的物性估计 258
7.2.4 模型的检验 259
7.2.5 应用举例 268
7.3 宏观拟颗粒模拟 273
7.3.1 基本思想 273
7.3.2 模型的检验与分析 276
7.3.3 应用举例 278
7.4 离散模拟的通用计算平台 280
参考文献 283
第8章 多尺度模拟方法的工业应用 286
8.1 双循环变径提升管反应器的辅助设计 286
8.1.1 计算条件和参数 286
8.1.2 各段噎塞计算 288
8.1.3 模拟计算结果及讨论 291
8.2 浆态床运行参数和结构的优化 299
8.1.4 小结 299
8.2.1 气泡直径的预测 300
8.2.2 实验结果验证 304
8.2.3 环流反应器的结构优化 305
8.2.4 小结 308
8.3 磁力偏析布料装置的优化 308
8.3.1 模拟方法及数学模型 308
8.3.2 磁场布置方案及其磁场分布 311
8.3.3 数值计算和实验结果与讨论 312
8.3.4 新型偏析布料装置 318
8.3.5 小结 320
符号说明 322
参考文献 323
第9章 回顾与体会 325
9.1 回顾 325
9.2 对复杂系统研究的体会 328
符号说明 332
参考文献 332