CN115345088B - 多相流耦合计算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

多相流耦合计算方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于流体动力计算技术领域，公开了一种多相流耦合计算方法、装置、设备及存储介质；本发明通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，第一尺寸大于第二尺寸；根据初始流体特征计算固体的参考位置和参考速度后，对流体重新划分网格得到参考流体域；通过计算流体动力学计算参考流体域的参考流体特征；根据参考流体特征计算颗粒的受力总和；本发明通过流体、颗粒以及固体的耦合计算对固体的速度与位置更新，然后通过网格划分得到新的流体域，再计算颗粒的受力总和，解决了因为固体在多相流系统中对颗粒受力的影响，实现了更加准确的计算多相流系统中颗粒的受力。

Description

多相流耦合计算方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及流体动力计算技术领域，尤其涉及一种多相流耦合计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在机械、化工、药学、航空航天等领域中均应用有多相流体系，其中，多相流体系中除了固体、液体以及气体外还涉及移动边界的物体，例如固定或自有移动的内部结构、大型自由例子、搅拌棒、浸入管等，尺寸比多相流体系中大多数存在的固体粒子大至少一个数量级。较大固体的存在对多相流体系中物体运动产生重要影响。例如在煤和木质生物质燃烧过程中，大燃料颗粒会影响体系中小颗粒的混合和偏析程度；在电池制备浆料过程中，自由移动的搅拌器可将活性颗粒与导电剂、粘结剂混合均匀；流化床中，可使用浸入管从体系中去除热量，并避免体系中热量分布不均匀等。因此，体系中的具有移动边界的大尺寸固体对固相流体系产生的影响需要被重视。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多相流耦合计算方法，旨在解决现有技术固体影响多相流系统中颗粒受力，导致颗粒受力计算不够精确的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多相流耦合计算方法，所述方法包括以下步骤:
通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸；
根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度；
根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域；
通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征；
根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和。
可选地，所述通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，包括：
基于计算流体动力学建立流体域计算模型；
通过流体域计算模型计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征。
可选地，所述流体特征包括流体应力；
所述根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度，包括：
获取所述固体的固体半径；
获取所述固体的方向向量；
根据所述固体半径、所述方向向量以及所述流体应力计算得到所述流体对所述固体的作用力以及作用力力矩；
获取所述固体的形变量；
根据所述形变量以及所述固体半径计算所述固体的接触力以及接触力力矩；
根据所述作用力、所述作用力力矩、所述接触力以及所述接触力力矩计算得到所述固体的参考位置以及所述固体的参考速度。
可选地，所述多相流系统还包括流体边界；
所述根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域，包括：
根据所述参考位置和参考速度确定所述流体的参考边界；
根据所述参考边界对所述流体进行网格划分得到参考流体域。
可选地，所述根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和，包括：
根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力；
获取所述颗粒的颗粒半径、所述颗粒的颗粒形变量；
根据所述颗粒半径以及所述颗粒形变量计算所述颗粒的接触力；
根据所述流体力以及所述接触力计算所述颗粒的受力总和。
可选地，所述根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力，包括：
将所述参考流体特征存储在每个网格中心得到单元流体特征；
根据所述单元流体特征插值计算得到所述颗粒的颗粒流体特征；
获取两相之间动量交换系数；
根据所述颗粒流体特征以及所述两相之间动量交换系数计算所述流体对所述颗粒的流体力。
可选地，所述根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和之后，包括：
根据所述颗粒的流体力、所述颗粒的接触力得到颗粒的流体力力矩、颗粒的接触力力矩；
根据所述流体力、流体力力矩、接触力以及接触力力矩计算所述颗粒的目标速度；
根据所述目标速度以及目标位置计算所述颗粒对所述流体的动量源项；
根据所述动量源项计算所述参考流体域的参考流体特征。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种多相流耦合计算装置，所述多相流耦合计算装置包括：
网格划分模块，用于通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸；
所述网格划分模块，还用于根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度；
所述网格划分模块，还用于根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域；
受力计算模块，用于通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征；
所述受力计算模块，还用于根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种多相流耦合计算设备，所述多相流耦合计算设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多相流耦合计算程序，所述多相流耦合计算程序配置为实现如上文所述的多相流耦合计算方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有多相流耦合计算程序，所述多相流耦合计算程序被处理器执行时实现如上文所述的多相流耦合计算方法的步骤。
本发明通过计算流体对固体的作用力再进一步更新固体的速度与位置，从而根据更新后的固体的速度与位置重新对流体进行网格划分，然后重新计算流体的流体特征，根据重新计算的流体特征计算流体对颗粒的作用力从而进一步计算颗粒的受力总和，解决了在多相流系统中因为固体对流体的影响导致计算流体对颗粒的作用力不准确而无法准确计算多相流系统中颗粒受力总和的问题，实现了更加准确的计算多相流系统中颗粒的受力总和。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的多相流耦合计算设备的结构示意图；
图2为本发明多相流耦合计算方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明多相流耦合计算方法一实施例的网格划分示意图；
图4为本发明多相流耦合计算方法第二实施例的流程示意图；
图5为本发明多相流耦合计算方法第三实施例的流程示意图；
图6为本发明多相流耦合计算装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的多相流耦合计算设备结构示意图。
如图1所示，该多相流耦合计算设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对多相流耦合计算设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及多相流耦合计算程序。
在图1所示的多相流耦合计算设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明多相流耦合计算设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在多相流耦合计算设备中，所述多相流耦合计算设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的多相流耦合计算程序，并执行本发明实施例提供的多相流耦合计算方法。
本发明实施例提供了一种多相流耦合计算方法，参照图2，图2为本发明一种多相流耦合计算方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述多相流耦合计算方法包括以下步骤：
步骤S10：通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸。
可理解的是，初始流体域是指在多相流系统中的流体在当前时刻所形成的一个流体区域，初始流体特征是指在当前时刻该流体域中流体的流体特征，流体特征包括流体速度、流体压力、流体密度。
应理解的是，计算流体动力学的计算方程可以是Fluent，OPENFORM，QFLUX，MATLAB的其中一种或多种。多相流系统中的固体可以是一个、多个，该固体可以是固定的、移动的；该固体的形状可以是圆形、方形、多边形、不规则形状。多相流系统中的流体可以是液体也可以是气体。多相流系统中的颗粒可以是球形、椭球型、多边形、不规则形状。该多相流系统可以是气固流化、浸入管的气体流化、具有宽泛粒径分布的系统。
需说明的是，基于计算流体动力学的方程建立流体域计算模型；计算流体域模型是将流体域离散为非结构流体单元，然后通过连续介质的计算流体动力学方法可以计算流体的流体特征。例如通过双流体模型对下列公式求解可以计算得到流体的流体特征：
对上述两个公式求解可以得到流体的流动特征，其中ε是每个网格中流体的体积分数，ρf是流体密度，u是流体速度，P为流体压力，τf为流体粘性应力张量，SP为小颗粒运动导致的作用于流体的动量源项。
需强调的是，多相流系统中固体的第一尺寸远大于颗粒的第二尺寸。
步骤S20：根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度。
可理解的是，在流体域中流体对固体有一定的作用力，固体受作用力的影响后固体的位置和速度都会进行改变，参考位置和参考速度是固体根据流体特征计算流体对固体作用力后固体新的位置与速度。
应理解的是，获取所述固体的固体半径，获取所述固体的方向向量；根据所述固体半径、所述方向向量以及所述流体应力计算得到所述流体对所述固体的作用力以及作用力力矩；流体对固体的作用力以及作用力力矩计算公式如下：
其中σ为流体应力，R为固体半径均为已知；Tf为作用力力矩，Ff为作用；流体应力可以根据流体粘度以及流体压力计算可知，且流体粘度为初始已知参数。
需说明的是，该多相流系统中固体的速度与位置不仅受流体的作用力，还受颗粒对固体的接触力的影响。固体的接触力计算可以通过Hertz模型计算也可以通过其他线性或者非线性接触模型计算，其中Hertz模型的计算公式如下：
其他接触力模型计算公式还包括以下公式：
Fc＝knδn.
其中Fc为固体的接触力，R为固体半径，E为杨氏模量，Kn为刚度系数，δn为固体的变形量。
需强调的是，通过下面公式可以根据固体的受力总和更新固体的速度和角速度，在通过速度和角速度进一步计算得到固体的参考位置和参考速度，计算公式如下：
其中，vi为参考速度，g为重力加速度，ωi为参考角速度，Tf为接触力力矩，Tc为接触力力矩，Ff为接触力，Fc为接触力。
步骤S30：根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域。
可理解的是，固体受力改变固体所在的位置和速度，同时固体位置和速度的改变会导致流体域内流体进行改变，对应的流体特征会发生相应的改变，改变后的流体行程新的流体域，对新的流体域进行网格划分，从而进一步计算得到更加准确的流体特征，其中固体的尺寸大于或等于网格的尺寸。
应理解的是，该网格可以是三角形、四边形、四面体、六面体、多面体中的一种或是几种。
需说明的是，该多相流系统还包括流体边界，根据所述参考位置和参考速度确定所述流体的参考边界；根据所述参考边界对所述流体进行网格划分得到参考流体域。若根据流体形状划分网格，网格包括两部分，其中一部分是依附于固体的棱锥边界层以及其他区域的四面体网格。
该参考边界可以是固定的也可以是移动的，本发明对此不作限定。具体可参考图3，图3左侧为动网格，右侧为嵌套网格，图中A为流体，B为颗粒，C为固体，D为边界。
步骤S40：通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征。
可理解的是，所述参考流体域的是指初始流体与经过固体受力移动后导致初始流体于改变之后的流体域，参考流体域内流体的流体特征为参考流体特征；
应理解的是，流体域的改变使流体内的流体特征相应的发生变化，重新生成的参考流体域以及参考流体特征能够更加准确的反应流体的流体特征。
需说明的是，通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征是基于计算流体动力学的方程建立流体域计算模型；计算流体域模型是将流体域离散为非结构流体单元，然后通过连续介质的计算流体动力学方法可以计算参考流体域内流体的参考流体特征。
步骤S50：根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和。
可理解的是，颗粒的受力总和包括流体对颗粒的流体力以及颗粒受到的接触力。
应理解的是，根据流体特征计算得到颗粒所在位置的流体特征，根据颗粒所在位置的流体特征计算出流体对颗粒的流体力；通过颗粒的半径以及颗粒的变形量可以计算颗粒收到的接触力。
本实施例通过计算流体对固体的作用力再进一步更新固体的速度与位置，从而根据更新后的固体的速度与位置重新对流体进行网格划分，然后重新计算流体的流体特征，根据重新计算的流体特征计算流体对颗粒的作用力从而进一步计算颗粒的受力总和，解决了在多相流系统中因为固体对流体的影响导致计算流体对颗粒的作用力不准确而无法准确计算多相流系统中颗粒受力总和的问题，实现了更加准确的计算多相流系统中颗粒的受力总和。
参考图,4，图4为本发明一种多相流耦合计算方法第二实施例的流程示意图。
基于上述第一实施例，本实施例多相流耦合计算方法中步骤S50，还包括：
步骤S51：根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力。
可理解的是，计算参考对颗粒的流体力是根据参考流体特征进一步计算颗粒所在位置流体特征后，根据颗粒所在位置的流体特征来计算流体对颗粒的流体力。
应理解的是，将所述参考流体特征存储在每个网格中心得到单元流体特征；根据所述单元流体特征插值计算得到所述颗粒的颗粒流体特征；插值计算方法可以是将流体单元的欧拉性质映射到颗粒的位置，再采用线性插值法即可得到颗粒所在位置的流体特征；颗粒所在位置的流体特征计算公式如下：
其中表示颗粒所在位置的流体特征，/>表示网格中心的流体特征，dr表示从网格中心指向颗粒位置的距离矢量，是已知参数。
获取两相之间动量交换系数，所述两相之间动量交换系数是根据流体粘度、颗粒直径、雷诺数以及曳力系数常量计算得到，计算方法可以参考下列公式：
其中μ为流体粘度，是已知参数；dp为颗粒直径，为已知参数；Rep为雷诺数，为已知参考数值；CD为曳力系数常量，且当Rep＜1000，CD＝24(1.0+0.15Rep 0.687)/Rep；当Rep＞1000，CD＝0.44。
然后再根据所述颗粒流体特征以及所述两相之间动量交换系数计算所述流体对所述颗粒的流体力。
需说明的是，流体对颗粒的作用力计算公式为：
其中μ为流体粘度，是已知参数；vp是颗粒的速度，颗粒速度在前一时刻根据流体在计算颗粒受力总和后，进一步计算得到前一时刻颗粒的速度，此处颗粒的速度为已知参数；Vp是颗粒的体积，是已知参数；β为两相之间动量交换系数，根据上述两相之间动量交换系数计算公式计算可得。
步骤S52：获取所述颗粒的颗粒半径、所述颗粒的颗粒形变量。
可理解的是，其中颗粒半径以及颗粒的形变量均为在颗粒进入流体前可得到的相关参数，可以直接获取。
应理解的是，颗粒的形状可以是不规则形状，可以是多边形等，根据颗粒的形状不同颗粒的半径存在差别，对于颗粒半径为已知参数，本发明对此不作限定。
步骤S53：根据所述颗粒半径以及所述颗粒形变量计算所述颗粒的接触力。
可理解的是，颗粒的接触力计算公式类似于固体的及处理计算公式。其中颗粒的接触力计算公式为：
其中FB为颗粒的接触力，R为颗粒半径，E为杨氏模量，Kn为刚度系数，δn为颗粒的变形量。
需说明的是，其中E为杨氏模量，Kn为刚度系数均为已知参数。
步骤S54：根据所述流体力以及所述接触力计算所述颗粒的受力总和。
可理解的是，颗粒的受力总和包括流体力和接触力，将流体力和接触力相加可以得到颗粒的受力总和。
本实施例通过参考流体特征计算颗粒所在位置的流体特征，根据颗粒所在位置的流体特征更加准确的计算出流体对颗粒的流体力，在根据颗粒半径以及颗粒形变量计算颗粒的接触力，进一步根据接触力以及流体力计算得到颗粒的受力总和，基于流体特征的不断更新，根据流体特征计算的流体对颗粒的流体力更加准确，从而本申请能够更加准确的计算在多相流系统中更加准确的计算颗粒的受力总和。
基于上述第一实施例，参照图5，本实施例多相流耦合计算方法中步骤S50之后，还包括：
步骤S61：根据所述颗粒的流体力、所述颗粒的接触力得到颗粒的流体力力矩、颗粒的接触力力矩。
可理解的是，根据流体力和接触力的计算公式以及颗粒的方向向量，可以得到流体力力矩以及接触力力矩；
应理解的是，在整个多相流系统中颗粒的受力在不停的进行改变，所述流体力以及接触力是指在当前时刻颗粒受到的流体力以及接触力。
步骤S62：根据所述流体力、流体力力矩、接触力以及接触力力矩计算所述颗粒的目标速度和目标位置。
可理解的是，颗粒的目标速度是指在当前时刻颗粒所受流体力以及接触力的影响下，经过变化后的速度和位置，具体计算公式如下：
vi为目标速度，g为重力加速度，ωi为目标角速度，Tf为颗粒的接触力力矩，Tc为颗粒的接触力力矩，Ff为接触力，Fc为接触力。
根据目标速度以及目标角速度可以计算得到颗粒的目标位置。
应理解的是，在多相流系统中，颗粒的受力在不停的进行变换，从而颗粒的位置与速度也在不停的变化，通过流体特征计算颗粒的受力，而颗粒受力也会影响流体特征，在计算受力与计算流体特征的不断耦合计算下，能够不断更新颗粒的受力，从而使计算得到的颗粒受力保持最贴合当前流体特征的受力情况。
步骤S63：根据所述目标速度以及目标位置计算所述颗粒对所述流体的动量源项。
可理解的是，颗粒对流体的动量源项可以理解为颗粒在运动的过程中对流体产生的作用效果，该作用效果不可避免的会影响流体的流体特征。
应理解的是，已知颗粒的目标速度、颗粒的目标位置，还需获取颗粒所在位置流体网格的体积、流体所在位置流体网格的颗粒数目以及两相间动量交换系数，具体计算公式如下：
其中Vcell表示颗粒所在位置流体网格的体积，是已知参数；Npc为流体所在位置流体网格的颗粒数目，是已知参数；vp为颗粒的目标速度；β为颗粒与流体之间的两相间动量交换系数；SP为动量源项。
需说明的是，β为颗粒与流体之间的两相间动量交换系数是根据流体粘度、颗粒直径、雷诺数以及曳力系数常量计算得到，计算方法可以参考下列公式：
其中μ为流体粘度，是已知参数；dp为颗粒直径，为已知参数；Rep为雷诺数，为已知参考数值；CD为曳力系数常量，且当Rep＜1000，CD＝24(1.0+0.15Rep 0.687)/Rep；当Rep＞1000，CD＝0.44。
步骤S64：根据所述动量源项计算所述参考流体域的参考流体特征。
可理解的是，已知参考流体特征的计算公式，其中SP动量源项为其中一个已知参数，进行流体特征求解，因为动量源项的改变，流体特征随之改变。
应理解的是，在整个多相流系统中，流体域、流体特征、颗粒受力总和、固体受力总和均在不停地变换，其中颗粒受力总和变化的时间和固体受力总和的变化时间并不一致，为了便于理解，颗粒受力总和每0.01秒更新一次，固体受力总和每0.1秒更新一次，则在固体受力总和更新一次的时间内，颗粒受力总和会更新10次。
需说明的是，在整个多相流系统中，流体特征受颗粒对流体的动量源项的影响而改变，流体特征也会受固体位置改变导致重新划分网格的影响而改变，该多相流系统的耦合计算方法可以是，根据当前流体特征计算固体的受力，根据固体的受力重新计算流体特征，在根据固体的受力重新计算流体特征的时间内，计算颗粒的受力情况，根据颗粒受力总和更新流体特征，体现了在多相流系统中三相耦合计算的方法。
本实施例通过颗粒的受力总和计算颗粒受力后的目标位置与目标速度，根据颗粒的目标位置与目标速度计算颗粒对流体的动量源项，动量源项是流体特征计算中的参数，动量源项的改变导致流体特征发生改变，而流体特征同时影响着颗粒的受力总和，通过颗粒受力总和与流体特征的耦合计算，不断更新颗粒的受力总和，从而得到更加准确的颗粒受力总和。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上文所述的方法的步骤。
参照图6，图6为本发明多相流耦合计算装置第一实施例的结构框图。
如图6所示，本发明实施例提出的多相流耦合计算装置包括：
网格划分模块10，用于通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸；
所述网格划分模块10，还用于根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度；
所述网格划分模块10，还用于根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域；
受力计算模块20，用于通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征；
所述受力计算模块20，还用于根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和。
本实施例通过计算流体对固体的作用力再进一步更新固体的速度与位置，从而根据更新后的固体的速度与位置重新对流体进行网格划分，然后重新计算流体的流体特征，根据重新计算的流体特征计算流体对颗粒的作用力从而进一步计算颗粒的受力总和，解决了在多相流系统中因为固体对流体的影响导致计算流体对颗粒的作用力不准确而无法准确计算多相流系统中颗粒受力总和的问题，实现了更加准确的计算多相流系统中颗粒的受力总和。
在一实施例中，所述网格划分模块10，还用于基于计算流体动力学建立流体域计算模型；
通过流体域计算模型计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征。
在一实施例中，所述网格划分模块10，还用于获取所述固体的固体半径；
获取所述固体的方向向量；
根据所述固体半径、所述方向向量以及所述流体应力计算得到所述流体对所述固体的作用力以及作用力力矩；
获取所述固体的形变量；
根据所述形变量以及所述固体半径计算所述固体的接触力以及接触力力矩；
根据所述作用力、所述作用力力矩、所述接触力以及所述接触力力矩计算得到所述固体的参考位置以及所述固体的参考速度。
在一实施例中，所述网格划分模块10，还用于根据所述参考位置和参考速度确定所述流体的参考边界；
根据所述参考边界对所述流体进行网格划分得到参考流体域。
在一实施例中，所述受力计算模块20，还用于根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力；
获取所述颗粒的颗粒半径、所述颗粒的颗粒形变量；
根据所述颗粒半径以及所述颗粒形变量计算所述颗粒的接触力；
根据所述流体力以及所述接触力计算所述颗粒的受力总和。
在一实施例中，所述受力计算模块20，还用于根据所述颗粒的流体力、所述颗粒的接触力得到颗粒的流体力力矩、颗粒的接触力力矩；
根据所述流体力、流体力力矩、接触力以及接触力力矩计算所述颗粒的目标速度；
根据所述目标速度计算所述颗粒对所述流体的动量源项；
根据所述动量源项计算所述参考流体域的参考流体特征。
应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多相流耦合计算方法，其特征在于，所述多相流耦合计算方法包括：
通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸；
根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度；
根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域；
通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征；
根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和；
所述根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和，包括：
根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力；
获取所述颗粒的颗粒半径；
获取所述颗粒的颗粒形变量；
根据所述颗粒半径以及所述颗粒形变量计算所述颗粒的接触力；
根据所述流体力以及所述接触力计算所述颗粒的受力总和；
所述根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力，包括：
将所述参考流体特征存储在每个网格中心得到单元流体特征；
根据所述单元流体特征插值计算得到所述颗粒的颗粒流体特征；
获取两相之间动量交换系数；
根据所述颗粒流体特征以及所述两相之间动量交换系数计算所述流体对所述颗粒的流体力。
2.如权利要求1所述的多相流耦合计算方法，其特征在于，所述通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，包括：
基于计算流体动力学建立流体域计算模型；
通过流体域计算模型计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征。
3.如权利要求1所述的多相流耦合计算方法，其特征在于，所述初始流体特征包括流体应力；
所述根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度，包括：
获取所述固体的固体半径；
获取所述固体的方向向量；
根据所述固体半径、所述方向向量以及所述流体应力计算得到所述流体对所述固体的作用力以及作用力力矩；
获取所述固体的形变量；
根据所述形变量以及所述固体半径计算所述固体的接触力以及接触力力矩；
根据所述作用力、所述作用力力矩、所述接触力以及所述接触力力矩计算得到所述固体的参考位置以及所述固体的参考速度。
4.如权利要求1所述的多相流耦合计算方法，其特征在于，所述多相流系统还包括流体边界；
所述根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域，包括：
根据所述参考位置和参考速度确定所述流体的参考边界；
根据所述参考边界对所述流体进行网格划分得到参考流体域。
5.如权利要求1-4中任一项所述的多相流耦合计算方法，其特征在于，所述根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和之后，包括：
根据所述颗粒的流体力、所述颗粒的接触力得到颗粒的流体力力矩、颗粒的接触力力矩；
根据所述流体力、流体力力矩、接触力以及接触力力矩计算所述颗粒的目标速度以及目标位置；
根据所述目标速度以及目标位置计算所述颗粒对所述流体的动量源项；
根据所述动量源项计算所述参考流体域的参考流体特征。
6.一种多相流耦合计算装置，其特征在于，所述多相流耦合计算装置包括：
网格划分模块，用于通过计算流体动力学计算多相流系统中初始流体域的初始流体特征，所述多相流系统包括流体、第一尺寸的固体、第二尺寸的颗粒，其中第一尺寸大于第二尺寸；
所述网格划分模块，还用于根据所述初始流体特征计算所述固体的参考位置和参考速度；
所述网格划分模块，还用于根据所述参考位置和参考速度对流体重新划分网格得到参考流体域；
受力计算模块，用于通过计算流体动力学计算所述参考流体域的参考流体特征；
所述受力计算模块，还用于根据所述参考流体特征计算所述颗粒的受力总和；
其中，所述受力计算模块，还用于根据所述参考流体特征计算所述流体对所述颗粒的流体力；
获取所述颗粒的颗粒半径；
获取所述颗粒的颗粒形变量；
根据所述颗粒半径以及所述颗粒形变量计算所述颗粒的接触力；
根据所述流体力以及所述接触力计算所述颗粒的受力总和；
其中，所述受力计算模块，还用于将所述参考流体特征存储在每个网格中心得到单元流体特征；
根据所述单元流体特征插值计算得到所述颗粒的颗粒流体特征；
获取两相之间动量交换系数；
根据所述颗粒流体特征以及所述两相之间动量交换系数计算所述流体对所述颗粒的流体力。
7.一种多相流耦合计算设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多相流耦合计算程序，所述多相流耦合计算程序配置为实现如权利要求1至5中任一项所述的多相流耦合计算方法。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有多相流耦合计算程序，所述多相流耦合计算程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的多相流耦合计算方法。
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