离散方法在颗粒流体微系统模拟中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 侯超峰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-11-09 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 李静海 |
| 关键词 | 微反应器 微流动 气固两相 拟颗粒模拟 布朗马达 可控传输 偏析 图形处理单元 硅 多体势 分子动力学模拟 多级并行 |
| 其他题名 | Application of Discrete Simulation Methods to Particle-Fluid Micro-Systems |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 中文摘要 | 微反应器和微流控器件已成为过程强化的重要手段。但传统的宏观连续介质方法在描述这些系统时遇到了很多困难，而物质世界微观上都是由大量的原子、分子等离散粒子组成的，离散模拟为从本质上探索这些微系统的规律提供了一种强有力的工具。本论文以硬球和软球分子动力学模拟为手段，研究了气固两相微流动及其中固体微粒在外力场中的涨落行为，并探讨了用于制作这些微系统的晶体硅材料的大规模并行计算，从而服务于这些系统的研究与开发。 论文第二章利用拟颗粒方法（PPM）能够耦合气体在微观尺度下的热涨落和流动行为的优点，对纳米及亚微米管道反应器中纳米颗粒的输送行为进行了探索性研究。模拟表明，如果对固体纳米颗粒施加相当高的外场力，也会出现与宏观流态化定性类似的流动现象，并且纳米颗粒间作用力的大小和类型对管道中两相流动的特征结构具有重要的影响。除了直接的场力驱动，论文第三章应用拟颗粒模拟研究了单粒径布朗粒子在锯齿型空间势间歇作用下的可控传输及两种布朗粒子基于该原理的可控偏析，展示了两种粒径布朗粒子共存的系统中粒径比、体积分率和操作温度等对系统偏析能力的影响。 更进一步，为了考虑微反应器内部表面对纳微尺度颗粒流体系统流动行为的影响及实现微反应器的全系统模拟，论文第四章提出了一种面向具有多尺度架构的计算工具GPU的基于多体作用模型的共价晶体分子动力学模拟算法，结果相较传统的CPU计算，计算效率显著提高。此外，多个GPU之间的多层次并行计算亦被实现，。 本文的模拟工作为探索多相纳微流动的机理和纳微化工反应器的完整模拟提供了一条可行途径。论文最后展望了这方面今后的工作。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 141 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1247]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 侯超峰. 离散方法在颗粒流体微系统模拟中的应用[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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