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基于CFD-DEM耦合方法的浸没颗粒坍塌流动行为研究

标度律,颗粒坍塌,CFD-DEM耦合方法,两相流动,瞬态动力学

离散颗粒物质在不同状态液体中的坍塌流动是研究和评估颗粒多相流瞬态动力学行为极为重要的构型，整个流动过程包含了坍塌触发、流动发展和最终沉积三个典型阶段，并呈现出与泥石流、水下滑坡等诸多复杂地质灾害过程极为相似的动力学特征，因此逐渐成为颗粒流相关研究领域的热点问题之一。对于饱和颗粒的坍塌流动过程，周围液体既可以通过拖曳力耗散颗粒的动能，也可以通过润滑或侵蚀效应加剧颗粒的流动，而相关研究的主要困难在于控制坍塌动力学行为的因素众多且相互间存在耦合影响。依据单个颗粒在液体中受到粘性作用和惯性作用的相对大小，颗粒在流体中的运动存在三个不同的状态区域，即流体粘性区、流体惯性区和颗粒惯性(自由下落)区，而运动状态主要受两个无量纲数即斯托克斯数St和颗粒-流体密度比