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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利基于CFD-DEM的水泵两相流数值模拟方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116029229B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310053116.0，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权基于CFD-DEM的水泵两相流数值模拟方法及系统是由刘厚林;管禹;徐敬畏;王凯;谈明高;王勇;董亮设计研发完成，并于2023-02-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于CFD-DEM的水泵两相流数值模拟方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于CFD‑DEM的水泵两相流数值模拟方法及系统，属于污水泵设计领域。本发明的过程为：采用CFD方法计算水泵的内部流场，并基于试验找出与试验误差最小的湍流模型；基于离散元方法对水泵内固相进行分析，并采用单颗粒两相流模拟和高速摄影试验对比选取合适的固相映射方法；采用新型圆柱杆链柔性纤维模型和CFD‑DEM耦合方法对水泵内含纤维的两相流动进行计算；通过纤维通过时长以及涡流对纤维的影响，初步分析水泵的纤维通过性能。本发明可揭示泵内柔性纤维运动轨迹和变形情况，为提高水泵的纤维通过性能提供了理论依据。

本发明授权基于CFD-DEM的水泵两相流数值模拟方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于CFD-DEM的水泵两相流数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤： 根据计算流体动力学方法计算水泵内液相流场，并选取最优湍流模型，生成最优湍流模型的计算案例； 基于Fluent-Rocky双向耦合的CFD-DEM方法，采用多种映射方法对水泵内单颗粒流动进行固液两相流数值模拟，并进行高速摄影试验，选取最优映射方法； 采用圆柱杆链柔性纤维模型对纤维进行建模，基于Marheineke和Wegener提出的纤维在湍流中的阻力模型，对纤维所受阻力进行分析，并对水泵内含纤维的两相流动进行CFD-DEM耦合数值计算； 对水泵的两相流数值模拟进行后处理，绘制叶轮及蜗壳内部压力云图及流线图，并采用Omega涡识别方法确定泵内部流场的涡结构特征，绘制内部流场的涡量图；将纤维运动情况与压力云图、流线图进行对比，确定纤维运动受叶轮内涡流的影响，得到水泵内柔性纤维通过性能； 根据计算流体动力学方法计算水泵内液相流场，并选取最优湍流模型，生成最优湍流模型的计算案例，具体包括： 根据计算流体动力学方法计算水泵内液相流场，并选取最优湍流模型具体包括： 根据计算流体动力学方法构建多个湍流模型，采用雷诺时均模拟方法进行数值模拟，并采用Fluent软件对多个湍流模型进行非定常计算，得到不同湍流模型下水泵外特性，并与试验结果进行比较，选取与试验结果误差最小的湍流模型，并保存选取的湍流模型的Fluent计算案例； 采用Marheineke和Wegener提出的纤维在湍流中的阻力模型，对纤维所受阻力进行分析的步骤如下： 根据围绕圆筒的静止流动的独立性原理，推导出无限圆柱上单位长度的阻力表达式： 式中：ρf是流体密度，dp是纤维直径，为法线方向上的单位向量，为平行于球柱轴的切向单位向量，为流体相对于球柱体纤维元的速度的法向分量和切向分量，为流体相对于球柱体纤维元的速度的切向分量，CD,n为法向的阻力系数，CD,τ为切向的阻力系数； 流体相对于球柱体纤维元速度的法向分量的雷诺数Ren计算公式如下： 式中：μf为液相动力粘性系数； 将系数rD,γ定义为阻力系数与Ren的乘积： 则无限圆柱上单位长度的阻力表达式简化为： 式中：rD,n为法向阻力系数与Ren的乘积，rD,τ为切向阻力系数与Ren的乘积； 根据雷诺数计算公式，计算出水泵内流体相对于纤维元速度的法向分量的雷诺数Ren100，根据Marheineke和Wegener提出的纤维在湍流中的阻力模型可推导出，当Ren100时，rD,γ表达式如下： ； 选取最优映射方法，具体包括： 分别采用体积扩散法和均匀扩散法两种映射方法对水泵内单个颗粒流动进行数值模拟，并基于高速摄影对水泵内单颗粒流动进行测量； 对比分析模拟结果与试验结果，选取模拟结果与试验结果更接近的映射方法。

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