1.一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,包括:S1:获取由多参考系方法生成的旋转流场;
S2:根据所述旋转流场,确定旋转域信息;
S3:获取当前时间步中颗粒信息和流体计算域网格信息;
S4:据所述旋转域信息和颗粒信息,确定旋转域内颗粒和旋转域外颗粒;
S5:根据所述颗粒信息和流体计算域网格信息,分别计算旋转域内颗粒和旋转域外颗粒的最终流场速度与重构孔隙率;
S6:根据所述最终流场速度、重构孔隙率以及颗粒信息,计算曳力;
S7:根据所述颗粒信息和旋转域信息,对所述旋转域内颗粒计算柯氏力和离心力;
S8:将所述曳力、柯氏力和离心力通过迭代计算,获取下一时间步颗粒信息;
S9:将所述曳力、柯氏力和离心力以源项的形式添加到动量方程中进行迭代计算流体的运动,得到下一时间步的流体计算域网格信息;
S10:判断当前时间步是否为最后一个时间步,若否,则返回S3继续执行;若是,则终止操作流程,得到最终的颗粒信息和流体计算域网格信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S1中,所述多参考系方法包括在固液两相求解算法流体相的控制方程中加入柯氏力与离心力源项。
3.根据权利要求1所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S2中,所述旋转域信息包括旋转角速度、旋转半径、旋转域最高点与最低点对应的坐标。
4.根据权利要求3所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S3中,所述颗粒信息包括颗粒位置坐标、颗粒粒径、颗粒密度以及颗粒速度,所述流体计算域网格信息包括网格位置坐标、网格体积、网格孔隙率以及流场速度。
5.根据权利要求4所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S4中,确定旋转域内颗粒和旋转域外颗粒,包括:通过所述颗粒位置坐标、颗粒粒径以及旋转域信息来判断颗粒是否处于旋转域内,如果是则作为旋转域内颗粒,具体如下:根据颗粒位置坐标获取其x、y、z分量,当且z位于旋转域最高点与最低点对应的坐标区间范围内时,判定该颗粒为旋转域内颗粒;其中,x、y、z分别为颗粒位置坐标分量,dp为颗粒粒径,R为旋转半径;
如果不是,则判定该颗粒为旋转域外颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S5中,分别计算旋转域内颗粒和旋转域外颗粒的最终流场速度与重构孔隙率,包括:对颗粒的流场速度和孔隙率进行重构,从而得到重构流场速度与重构孔隙率,计算公式如下:;
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其中, 为重构流场速度,εi为重构孔隙率, εj、Vcell,j和Uf,j分别为第j个网格的孔隙率,体积与流场速度,H(ri‑rj)为核函数,ri为第i个颗粒位置坐标,rj为第j个网格位置坐标;
对旋转域内颗粒的重构背景流场速度减去圆周速度,得到最终流场速度,计算公式如下:;
其中, 为最终流场速度,ω为旋转角速度,r为颗粒相对于旋转轴的空间位置的径向矢量。
7.根据权利要求6所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S6中,所述曳力的计算公式如下:;
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其中,Vp为颗粒体积,dp为颗粒粒径,Fd为曳力,βd为动量交换系数,εi为重构孔隙率,为最终流场速度,Up为颗粒速度。
8.根据权利要求1所述的一种基于多参考系旋转流道内固液两相数值模拟方法,其特征在于,S7中,所述柯氏力和离心力的计算公式如下:;
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其中,mp表示颗粒质量,ρp为颗粒密度,dp为颗粒粒径,FCoriolis表示柯氏力,FCentrifugal表示离心力,ω为旋转角速度,r为颗粒相对于旋转轴的空间位置的径向矢量,Up为颗粒速度。