微通道内多相流体流动的耗散粒子动力学模拟

微观或介观尺度下多相流体的流动涉及复杂的流体动力学特性。传统的基于连续介质力学的网格方法，由于计算方法的限制计算精度一般较低，并耗费大量计算时间，也不能适用于含多尺度特性的各种问题。耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)虽然特别适合模拟介观尺度下的各种力学问题，但传统的耗散粒子动力学方法采用纯排斥性的保守力势函数，只能模拟类似气体的特性和多组分多相系统，不能模拟单组分多相系统，并局限于研究周期性边界条件限定的区域，真正的壁面边界技术仍需进一步完善和改进。本项目旨在：改进耗散粒子动力学的保守力势函数，使其包含远程吸引力和近距排斥力；研究和改进新的边界技术；对气-液-固多相系统在微通道内的流动进行模拟，阐明多相系统界面和接触线动力学特征；刻画流动模式及流动细节，并与国内外已有的相关实验、基于连续介质模型的的可靠数值模拟结果进行比较和分析。

微观或介观尺度下多相流体的流动涉及复杂的流体动力学特性。传统的基于连续介质力学的网格方法，由于计算方法的限制计算精度一般较低，并耗费大量计算时间，也不能适用于含多尺度特性的各种问题。耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)虽然特别适合模拟介观尺度下的各种力学问题，但传统的耗散粒子动力学方法采用纯排斥性的保守力势函数，只能模拟类似气体的特性和多组分多相系统，不能模拟单组分多相系统，并局限于研究周期性边界条件限定的区域，真正的壁面边界技术仍需进一步完善和改进。本项目在以下几个方面取得了重要的研究成果：改进了耗散粒子动力学的保守力势函数，使其包含远程吸引力和近距排斥力；研究和改进了新的边界技术；对气-液-固多相系统在微通道内的流动进行了模拟，阐明了多相系统界面和接触线动力学特征；刻画了流动模式及其流动细节，并与国内外已有的相关实验、基于连续介质模型的可靠数值模拟结果进行了比较和分析。项目执行期间，发表SCI期刊论文10篇，其中国际外文期刊2篇，国内期刊8篇；发表EI期刊论文2篇；发表国际会议论文1篇；在中文核心期刊发表学术论文4篇。以项目为主要内容的成果获得了“2012年度山西省高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）一等奖”。项目组成员参加国外国际会议2次，国内国际会议1次，国内会议2次。1名项目组成员作为访问学者赴美学术访问一年。培养博士研究生1名，硕士研究生3名。