格子Boltzmann-格子气-直接模拟Monte Carlo的四向耦合介观模型

传统宏观连续模型可能存在某些工况下连续假设失效、只能描述两相流宏观唯象行为特征、无法揭示系统动态特性等问题，这可求助于介观动理学模型。本研究采用格子Boltzmann（LB）描述气相运动、格子气自动机（LGA）描述颗粒运动、直接模拟Monte Carlo（DSMC）描述颗粒间相互作用；通过LB输运方程的附加外力项和/或考虑当地颗粒浓度的流体有效动力黏度，考虑流体-颗粒相互作用；通过设置合理的时间步长，在规则格子内描述颗粒运动和颗粒间碰撞、团聚等，并同时跟踪颗粒群多个内部变量（尺度、表面积等），考虑颗粒间相互作用；最终得到考虑四向耦合效应的LB-LGA-DSMC介观模型。它具有易于处理复杂和动态边界条件、模型简洁、本质并行性等优点，可为改进介观模型的本构关系和先验系数等提供依据，并基于介观层次的细节参数和灵敏性在宏观层次阐明气固两相流系统内部的动态特性、力学机理和质量、动量和能量传输机制。