【摘 要】
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面向CPU-GPU异构计算机体系，充分利用LBM的天然并行优势，构建基于CUDA并行的三维IB-LBM模型，针对冷态流场中一类静止热椭球形颗粒强制对流问题进行数值模拟研究，揭示颗粒受力和传热机制。首先，通过对单个热球形颗粒绕流问题在不同网格规模下进行模拟，验证了算法的稳定性和收敛性。接着，对不同雷诺数条件下的球体/椭球体绕流问题进行了模拟，数值结果与文献结果在定量上保持一致，从而验证了所设计的三维
【机 构】
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湘潭大学,湖南省湘潭市411105 东北大学,辽宁省沈阳市110819
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面向CPU-GPU异构计算机体系，充分利用LBM的天然并行优势，构建基于CUDA并行的三维IB-LBM模型，针对冷态流场中一类静止热椭球形颗粒强制对流问题进行数值模拟研究，揭示颗粒受力和传热机制。首先，通过对单个热球形颗粒绕流问题在不同网格规模下进行模拟，验证了算法的稳定性和收敛性。接着，对不同雷诺数条件下的球体/椭球体绕流问题进行了模拟，数值结果与文献结果在定量上保持一致，从而验证了所设计的三维并行平台的正确性。进一步，通过对冷态流场中静止热椭球形颗粒-流体的耦合系统深入研究，揭示了椭球形颗粒的曳力机制与传热特性随操作参数(雷诺数，颗粒形状及其倾角)的变化规律，在此基础上，提出了椭球形颗粒曳力系数与平均努塞尔数计算模型，其可方便的用于宏观尺度的建模(比如Eulerian-Lagrangian框架)。
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为探讨静摩擦系数对球颗粒碾磨性能的影响，本研究利用三维离散单元法模拟碾辊轴与筛筒组成的受碾区域内颗粒碾磨过程。定量分析静摩擦系数(颗粒间及与筒壁)对颗粒轴向分散及圆周方向速度分布等流动特性的影响规律，探究因流动特性改变而引起停留时间、碰撞数和碰撞能等碾磨性能的差异。结果 表明：静摩擦系数对颗粒轴向分散程度具有显著影响；平均停留时间均随静摩擦系数的增加而延长；静摩擦系数会影响颗粒圆周速度及孔隙率分布
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在极区及副极区环境下，由于冰排间的相互挤压破碎堆叠会形成冰脊或碎冰堆，这两种海冰类型对寒区海洋工程的结构及运行安全具有极大威胁。离散元法以其在模拟物质离散性及大尺度破坏等方面的优势适于冰脊及碎冰堆的冰荷载计算。为了更真实地模拟冰脊及碎冰堆的结构复杂性，本文分别使用“外推法”和动力生成法生成随机排列的冰脊及碎冰堆离散元模型。“外推法”是指以三个两两相切的球型颗粒为基础生成一个与三者都相切的随机粒径新
由于界面过渡区的孔隙率高于水泥浆体，使其成为各种介质在水泥基复合材料内部扩散的主要通道之一。界面过渡区的厚度和体积分数(微结构参数)在水泥基复合材料的扩散和力学性能方面起着重要作用。但是，试验中采用常规的截面分析方法难以获得界面厚度的真实值。本文在前期研究的基础上，为获得表观界面厚度的统计值，开发了系统线采样(SLS)和法线采样(NLS)两种算法，进一步研究集料形状(正多面体与椭球)和采样方法对界
Particle shape is one of the most important properties of particles,and it affects the packing and flow structures that are critical to transport properties such as permeability related to pore connec
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