A coupled LBM-DEM method for simulating the multiphase fluid-solid interaction problem
A coupled LBM-DEM method for simulating the multiphase fluid-solid interaction problem
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模拟多相流固相互作用问题的LBM-DEM耦合方法
DOI：
10.1016/j.jcp.2022.110963
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发表时间：
2022-01
影响因子：
4.1
通讯作者：
Takeshi Tsuji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fei Jiang;Haihu Liu;Xian Chen;Takeshi Tsuji
本文建立了一个模拟松散颗粒层中固液气三相流的数值模型。基于离散单元法和格子Boltzmann方法框架下的多相流体模型，提出了一种多相流固双向耦合算法。在该模型中，流体-流体界面的跟踪使用相场方法，和多相流体-颗粒的相互作用是由流场的动量交换方法和相场的浸没边界方法的组合来处理。应用该方法模拟了泄漏气泡在海底盐水沉积柱中的上升运动，研究了泄漏流速和界面张力对气泡上升行为的影响。结果表明，三种不同的流动状态：连接指流，过渡流，分散泡状流。这些流动状态可以通过无量纲的Eötvös数和Weber数来区分。该数值方法能够准确表征细观尺度下的各种多相相互作用机制，在模拟复杂的流固耦合问题中具有强大的优势。
In this paper, we develop a numerical model for simulating the solid-liquid-gas three-phase flow in unconsolidated particle layers. Based on the discrete element method (DEM) and the multiphase fluid model in the framework of the lattice Boltzmann method (LBM), a multiphase fluid-solid two-way coupling algorithm is proposed. In this model, the fluid-fluid interface is tracked using a phase-field method, and the multiphase fluid-particle interaction is tackled by a combination of the momentum exchange method for the flow field and the immersed boundary method for the phase field. We applied the method to simulate the upward migration of the leaked gas bubbles through a brine-filled sediment column at the seafloor, and investigated the influences of the leak flow rate and the interfacial tension on the bubble rising behavior. The results indicate three different flow regimes: connected finger flow, transition flow, and dispersed bubbly flow. These flow regimes can be distinguished by the dimensionless Eötvös and Weber numbers. The proposed numerical method can accurately characterize various multiphase interaction mechanisms at the mesoscopic scale and has powerful advantages in simulating complex fluid-particle coupling problems.
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DOI：
10.1080/10618560802253100
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2008-01-01
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通讯作者：
Zheng, Chuguang
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通讯作者：
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4
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F. Lominé;L. Scholtès;L. Sibille;P. Poullain
通讯作者：
F. Lominé;L. Scholtès;L. Sibille;P. Poullain
DOI：
10.1016/j.ijmultiphaseflow.2012.05.008
发表时间：
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影响因子：
3.8
作者：
J. Simeonov;J. Calantoni
通讯作者：
J. Simeonov;J. Calantoni
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5.2
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Chu, K. W.;Wang, B.;Vince, A.
通讯作者：
Vince, A.