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专利号: 2023112916747
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种粗颗粒固含率分布的计算方法,其特征在于,基于改进的半解析CFD‑DEM数值计算模型,在模型中,被分配颗粒体积的流体网格组成的计算域定义为相关域,相关域扩展半径与颗粒半径的比值定义为相关域扩展系数,基于相关域扩展系数的颗粒体积扩展法计算颗粒相关域内流体网格的固含率分布,具体包括以下步骤:Step1、最佳相关域扩展系数的确定:粗颗粒相关域为颗粒周围由流体网格组成的组合立方体,相关域内任意网格中心距颗粒质心距离均小于nVRp,i,其中Rp,i为第i个颗粒的半径,颗粒体积扩展半径为颗粒半径的线性函数;

Step2、单个颗粒映射在流体网格内的固含率计算:得到的最佳的相关域扩展系数后,单个颗粒映射在流体网格内的固含率定义为颗粒体积与相关域内网格总体积之和,通过下式计算:式中:εc,i为第i个颗粒映射在流体网格内的固含率,Vp,i为第i个颗粒的体积,m为第i个颗粒相关域内包含的网格数,Vcell,k为第i个颗粒的相关域内第k个网格的体积,Lj为流体网格与颗粒质心的距离,nV为相关域扩展系数;

Step3、流体网格内固含率计算:遍历所有颗粒后,流体网格内固含率通过下式计算:式中:εp为流体网格内的固含率,流体网格内空隙率εf可通过公式εf=1‑εp计算得到;

第i个粗颗粒相关域的固含率εp,i通过下式计算:

式中:εf,i为粗颗粒相关域空隙率、可通过公式εf,i=1‑εp,i计算得到,wε,k为第i个粗颗粒相关域内第k个流体网格的固含率权值,通过公式 计算得到;

Step4、相关域扩展系数最佳的建模策略的确定:对相关域扩展系数进行标定,得到相关域扩展系数最佳的建模策略。

2.根据权利要求1所述的粗颗粒固含率分布的计算方法,其特征在于,Step4中,采用颗粒规则排列数值实验完成对相关域扩展系数的标定,标定过程如下:①生成不同粒径下的颗粒规则堆积的颗粒堆积床;

②测试每一组颗粒堆积床在空间范围内的真实固含率;

③测试不同相关域扩展系数下流体域内固含率分布特性;

④分析流体域内固含率随相关域扩展系数的变化特性及数值计算模型与真实固含率之间的相对误差,得到相关域扩展系数最佳的建模策略。