通道内颗粒沉降模型

揭示通道宽度效应

该模型通过耦合格子Boltzmann与离散元方法，系统阐明了通道宽度对颗粒沉降速度、时间及颗粒间相互作用的影响规律，为通道或管道工程设计提供理论依据。

Dan, Pu · Li, Miao · 申林方 · Zhiliang, Wang · Zhenquan, Li

Physics of Fluids 2023

参数信息

临界k值（通道宽度效应可忽略）

15

颗粒碰壁临界k值

10

技术优势

界定可忽略壁面效应的阈值

当k>15时通道宽度影响可忽略，工程师可直接采用无限流体中的沉降公式，无需考虑壁面修正。

预测双颗粒的周期性DKT运动

模型再现了 drafting-kissing-tumbling 过程，并发现其在通道中无限周期重复，两颗粒交换位置后沿中心线沉降。

应用场景

• 管道输送：为管道输送设计提供通道宽度与粒径比的临界判据，避免颗粒堵塞或碰撞。
• 颗粒沉降分析：揭示壁面约束下颗粒沉降速度和DKT运动的定量规律，可校准简化模型。
• 水利工程：给出水工通道中颗粒输运的k阈值，指导明渠或管道断面设计。