【摘 要】
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流体流动与颗粒(群)之间的相互作用机理研究一直是多相流领域中的热点难点问题，而格子Boltzmann (LB)方法是一种天然并行，易于处理复杂边界的介观方法，本文采用格子Boltzman
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流体流动与颗粒(群)之间的相互作用机理研究一直是多相流领域中的热点难点问题，而格子Boltzmann (LB)方法是一种天然并行，易于处理复杂边界的介观方法，本文采用格子Boltzmann方法模拟了多颗粒在三维流场中的自由沉降问题，研究了颗粒初始位置，颗粒沉降雷诺数，颗粒旋转作用，颗粒尾涡结构等对颗粒-流体系统产生的影响。本文首先再现了双颗粒沉降过程中产生的drafting-kissing-tumbling (DKT)现象，并详细讨论了此现象产生的微观机理，包括其涡量场，压力场等，结果表明后面的颗粒进入前面颗粒产生的低压尾涡区内时，其所受的阻力将减小而加速运动，并与前颗粒产生碰撞。同时本文研究了并列双颗粒沉降产生的排斥现象，讨论了颗粒相对距离及颗粒旋转运动对其产生的影响，结果表明颗粒越近排斥作用越明显，同时并列颗粒旋转将产生排斥力。最后本文模拟了多颗粒(3～512个颗粒)沉降问题，讨论了颗粒群与流场的相互作用，发现颗粒沉降速度最终将达到稳定且其排列位置也将稳定；同时在相对多的颗粒数时，发现了颗粒相互吸引而产生的团聚现象，并给出了流场结构，包括流场，压力场，涡量场等。
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