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Assessment of kinetic theory for gas–solid flows using discrete particle method

动力学理论 物理 动能 统计物理学 非平衡态热力学 同种类的 粒子(生态学) 经典力学 机械 热力学 海洋学 地质学
作者
Mingming He,Bidan Zhao,Ji Xu,Lingkai Kong,Junwu Wang
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:34 (9) 被引量:12
标识
DOI:10.1063/5.0117386
摘要

Kinetic theory is a common choice for closing the solid phase stress in the continuum theory for dilute and moderate dense gas–solid flows. In this article, methods are proposed for postprocessing the data obtained from discrete particle simulations, and the results are then used to critically assess the fundamental assumptions of kinetic theory. It is shown that (i) the fundamental assumptions and predictions of kinetic theory are, respectively, valid and accurate in homogeneous granular flows, as expected. Those results prove that the methods for data postprocessing are effective; (ii) in the case of nonequilibrium and heterogeneous gas–solid flows, nearly all fundamental assumptions get challenged, and the predictions of kinetic theory, in terms of collision frequency and particle pressure, deviate significantly from the statistical results of discrete particle simulation. Therefore, the standard kinetic theory is insufficient to provide the constitutive laws for continuum modeling of heterogeneous gas–solid flows.
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