一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法及装置，考虑气固流动、传热传质和化学反应的多物理耦合过程的计算流体动力学‑离散单元方法，CFD在CPU上求解，DEM在GPU上求解，可以在GPU上实现颗粒碰撞检索算法的大规模并行求解，利用GPU的多线程和高计算吞吐量特性，准确获得丰富的气相信息和固相颗粒信息，同时大幅提升计算效率，节约计算资源。本发明专利技术克服了传统稠密气固两相反应流数值模拟方法难以全面考虑气固流动、传热传质和化学反应的多物理耦合过程以及进行邻域颗粒碰撞检索方面需要消耗巨大计算量的不足，填补了CFD‑DEM方法在准确、高效模拟稠密气固两相反应流方面的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算流体力学领域，尤其涉及一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法及装置。

技术介绍

1、流态化是指固体颗粒在流体作用下呈现出与流体相似的流动性能的现象，它具有燃料适应性广、气固接触效率高、操作稳定性好等优点。稠密气固两相反应流广泛存在于工业实际中，如循环流化床锅炉、鼓泡流化床气化炉、化学链燃烧和炼铁高炉等。相对固定床而言，流化床具有气固接触效率高、化学反应速率强和污染物产量低等诸多优势，对于实现我国“碳达峰，碳中和”的战略目标具有重要意义。然而，稠密气固两相反应流系统由于存在复杂的多场(流动场、温度场、组分场)、多尺度(颗粒尺度、颗粒团尺度、反应器尺度)、多物理过程(气固流动、传热传质、均相反应、异相反应)的非线性耦合，传统实验方法受限于实验测量手段，对稠密气固两相反应流过程的深刻理解仍具有一定挑战。

2、随着计算机技术的发展，计算流体力学方法为充分全面理解稠密气固两相反应流系统中气固流动、传热传质以及化学反应之间的相互作用提供了一种有效的工具。计算流体动力学-离散单元方法(cfd-dem)基于欧拉-拉格朗本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，该方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤一中，结构化网格的尺寸为固体颗粒直径的3-5倍。

3.根据权利要求1所述的一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，气相流场的初始参数包括速度、温度和压力参数；固相颗粒的物性参数包括直径、密度、热物性及位置信息参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于GPU并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，该方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤一中，结构化网格的尺寸为固体颗粒直径的3-5倍。

3.根据权利要求1所述的一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，气相流场的初始参数包括速度、温度和压力参数；固相颗粒的物性参数包括直径、密度、热物性及位置信息参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤二和步骤十四中，当两个固体颗粒的中心距小于等于两个固体颗粒半径和的1.2倍，则将这两个颗粒记录在颗粒碰撞列表中。

5.根据权利要求1所述的一种基于gpu并行颗粒碰撞检索的稠密气固两相反应流数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤五和步骤六中，颗粒时间步长为流体时间步长的1/100～1/10，因此，每个流体时间步后，颗粒会推进计算10～100次，即每完成一次步骤七至步骤十的计算，会重复完成步骤十一至步骤十四的计算10～100次。

6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳慧，王帅，刘岸雄，罗坤，樊建人，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：