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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法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：CN119475939B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25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：202411473844.8，技术领域涉及：G06F30/25；该发明授权非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法是由方庆艳;汪靖良;谭鹏;张成;陈刚设计研发完成，并于2024-10-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法，属于生物质燃料利用技术领域，包括如下过程：在Fluent中构建流场模型并对应设置流场的初始边界条件；在UDF中设置非球形颗粒的初始化条件；建立惯性坐标系和颗粒坐标系，并进行两坐标系的耦合；获取平移运动表旋转运动表征方程，并通过两方程的求解确定颗粒的位置和方向，以其修正流场参数并迭代进行颗粒运动参数的计算，实现非球形颗粒与流场的双向耦合。本发明中的数值模拟方法，其通过Fluent‑UDF数值模拟，能够准确模拟非球形颗粒与流场的相互作用，保证气固两相流动数值模拟的准确性，加深对燃煤锅炉直燃耦合生物质颗粒复杂过程的理解，为优化燃烧器设计和燃烧过程提供理论支撑。

本发明授权非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种非球形颗粒与流场双向耦合的气固两相流动数值模拟方法，其特征在于，包括如下过程： 1设定流场模型和初始边界条件，并求解N-S方程； 2设置非球形颗粒的初始化条件，确定颗粒的物态参数和初始运动参数； 3针对流场建立惯性坐标系和针对非球形颗粒建立颗粒坐标系，并进行两坐标系的耦合，得到欧拉角； 4建立非球形颗粒的运动控制平移方程，将非球形颗粒视为离散相，并得到如下平移运动表征方程： 式中，、、、分别代表颗粒的未扰动速度、质量、体积和密度；、、、、分别为颗粒所受的曳力、升力、虚拟质量力、压力梯度力和重力，其中，曳力、升力由颗粒的方向角θ决定；且 在所述平移表征方程中，非球形颗粒所受的各力由如下公式计算： 式中，为颗粒下落过程中与运动方向垂直的投影面积，且；、分别是气流流体的未扰动速度、密度；为颗粒的重力加速度；、和分别为颗粒在对应角度下的曳力系数、升力系数和扭矩系数；颗粒的长轴长b、底面直径a，长径比；且对应于曳力系数、升力系数和扭矩系数的计算，通过开源软件OpenFOAM对满足如下条件：0.1≤长径比Ar≤0.9、0°≤方向角θ≤90°、1≤雷诺数Re≤2000的圆柱状颗粒进行贴体网格下直接数值模拟，获取OpenFOAM模拟数值； 5建立非球形颗粒运动控制旋转方程，并在考虑非球形颗粒三轴扭矩的情况下得到旋转运动表征方程： 式中，、和代表三个质点轴方向上的颗粒角速度、转动惯量和扭矩的分量；且对于圆柱形颗粒，，； 其中，颗粒旋转运动中各方向上扭矩分量的计算，通过如下公式进行计算： 式中，分别为颗粒位置中受到的应力变化率、流体角速度、相对于颗粒角速度及应变率的对角阻力张量；A为正交变换矩阵；为流场中颗粒角度为时的扭矩系数； 6求解平移表征方程和旋转表征方程，分别迭代计算流场和非球形颗粒的运动参数，更新非球形颗粒的位置和方向； 7将迭代计算得到的颗粒运动参数反馈到流场模型中，基于非球形颗粒的颗粒运动参数修正流场的模拟计算；此后，基于修正后的流场参数迭代进行非球形颗粒运动过程的模拟计算； 8循环进行3~7中的计算过程，直到颗粒到达出口边界并计算收敛。

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