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Parallel Open Source CFD-DEM for Resolved Particle-Fluid Interaction

Journal of Energy and Power Engineering 2013年第9期7卷 1705-1712页

作者： Alice Hager Christoph Kloss Stefan Pirker Christoph Goniva Christian Doppler Laboratory on Particulate Flow Modelling Johannes Kepler University Linz 4040 Austria altenbergerstrafle 69 DCS Computing GmbH Linz 4040 Austria Department on Particulate Flow Modelling Johannes Kepler University Linz 4040 Austria

A parallelized resolved method for the simulation of the dynamics of immersed bodies within fluids is presented. The algorithm uses a FDM (fictitious domain method) and combines the Lagrangian DEM (discrete element method) for tracking the bodies with a CFD (computational fluid dynamics) method for calculating the dynamics of the fluid phase. First the CFD-calculation is carried out, disregarding the solid bodies. Afterwards, the velocity information from the bodies is included and the force, the fluid imposes onto the bodies, is computed. The last step consists of a correction-operation which ensures the fulfillment of the conservation equation. Dynamic local mesh refinement is used for minimizing the number of fluid cells. The CFD-DEM coupling is realized within the Open Source framework CFDEMcoupling (www. cfdem. com), where the DEM software LIGGGHTS (www. liggghts. com) is linked against an OpenFOAM?-based CFD solver. While both LIGGGHTS and the CFD solver were already parallelized, only a recent improvement of the algorithm permits the fully parallel computation of resolved problems. This parallelization permits the treatment of large-scale problems. The enclosed validation and application examples show the dynamics of the flow around settling and rotating spheres as well as an investigation of the settling of spheres regarding the Boycott effect.

关键词：颗粒流体相互作用开源计算流体力学动力学仿真平行跟踪机构数字高程模型

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