颗粒聚团结构对曳力特性影响的数值模拟

黏性颗粒多以聚团形式存在于气固两相系统中，流体施加于聚团的曳力对两相流动及传热传质起着至关重要的作用，而聚团的不规则、分形结构增加了曳力特性的复杂性。基于黏性离散单元方法生成不同分形结构的聚团，利用计算流体力学方法（CFD）直接求解分形聚团内部多孔结构的气流流动，得到了气体流过聚团时的周围与内部流场，研究了低Reynolds数（Re=0.1～10）条件下聚团结构特征对曳力的影响。结果表明：聚团的疏密程度显著影响聚团整体流场分布，多孔疏松结构增强了聚团的渗透性，使其与流体接触面积增加，所受曳力增加。分析不同结构聚团的曳力系数发现：除了聚团孔隙率、分形维数等结构参数的影响，气体流经聚团的方向也影响聚团曳力系数。在此基础上，综合考虑聚团分形维数、聚团与气流的夹角方向、Reynolds数拟合得到聚团曳力系数关联式。