基于DEM方法的散体颗粒热传导模拟

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散体问题的研究渗透在各个领域,涉及许多学科。鉴于散体种类多、性质差别大,至今仍未形成一门成熟的学科。散体是固体颗粒在气相液相空间松散堆积而形成的,它是一种特殊的多孔介质,这种特殊性导致其热传导研究的困难,散体热传导的研究具有重要的理论价值和广泛的应用前景。本文首先介绍了散体介质热传导研究的发展情况和离散单元法的基本理论。其次将散体视为一种多孔介质,散体颗粒近似为热源,颗粒之间的接触构成热管,形成热传导的网络;假设散体颗粒的热传导仅在热管中传递,忽略热辐射和热对流的影响。基于传热方程和Fourier定律,推到出了颗粒的热传导计算公式;用PFC2D软件实现了对自然堆积的铁颗粒热传导的数值模拟,并用MATLAB绘制出各区域温度分布图;最后用数值模拟的方法分析了孔隙度、颗粒半径、初始温度对热传导的影响。数值结果表明,孔隙度越小,传热越快;半径越大,传热越快;传热前期初始温度影响较大,随后逐渐减小。
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