The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

本文基于颗粒全解析直接数值模拟（PR-DNS）研究了剪切稀化非牛顿流体中旋转非球形颗粒的阻力系数（Cd）、升力系数（Cl）和扭矩系数（Ct）。采用Carreau模型描述非牛顿流体的流变行为，根据之前的研究对数值模型进行了验证。研究了不同雷诺数（Re）下纵横比（Ar）、自旋数（Spa）、流动指数（n）和Carreau数（Cu）对旋转非球形颗粒的Cd、Cl和Ct的影响。数值结果表明，颗粒越接近球形，Cd、Cl和Ct曲线的波动越小。扁椭球和长椭球形颗粒的Cd、Cl和Ct的波峰和波谷是反向分布的。Cd和Cl曲线的波动随Spa的增大而增大。在低Re下，Cd随Spa的增大而减小，这与牛顿流体中的结果相反。Cd和Ct随剪切稀化特性的增强而减小，Cl随剪切稀化特性的增强而增大，剪切稀化特性的影响随Re的增大而减小。粘度和压力的变化是不同变量下Cd、Cl和Ct变化的主要原因。根据Re、Spa、n、Cu和α建立了Cd和Ct的预测关联式。研究结果表明，在评估颗粒-流体相互作用时必须考虑颗粒旋转和剪切稀化特性，这为预测和控制非牛顿流体中非球形颗粒的取向和分布提供了重要指导。

颗粒-流体相互作用,颗粒旋转,非球形颗粒,剪切稀化特性