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Investigation into improving the efficiency and accuracy of CFD/DEM simulations

Particuology 2014年第5期12卷 41-53页

作者： Falah Alobaid nabil baraki Bernd Epple TU Darmstadt Energiesysteme und EnergietechnikPetersenstrasse 3064287 DarmstadtGermany

The Euler-Lagrange approach combined with a discrete element method has frequently been applied to elucidate the hydrodynamic behavior of dense fluid-solid flows in fluidized beds. In this work, the efficiency and accuracy of this model are investigated. Parameter studies are performed; in these studies, the stiffness coefficient, the fluid time step and the processor number are varied under conditions with different numbers of particles and different particle diameters. The obtained results are compared with measurements to derive the optimum parameters for CFD/DEM simulations. The results suggest that the application of higher stiffness coefficients slightly improves the simulation accuracy. However, the average computing time increases exponentially. At larger fluid time steps, the results show that the average computation time is independent of the applied fluid time step whereas the simulation accuracy decreases greatly with increasing the fluid time step. The use of smaller time steps leads to negligible improvements in the simulation accuracy but results in an exponential rise in the average computing time. The parallelization accelerates the DEM simulations if the critical number for the domain decomposition is not reached. Above this number, the performance is no longer proportional to the number of processors. The critical number for the domain decomposition depends on the number of particles. An increase in solid contents results in a shift of the critical decomposition number to higher numbers of CPUs.

关键词： Computational fluid dynamics Discrete element method Stiffness coefficient Fluid time step Parallelization

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