近日，我校計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院流動(dòng)檢測(cè)與仿真研究所聶德明教授的最新研究成果“Simulation of sedimentation of two spheres with different densities in a square tube”發(fā)表在國際流體力學(xué)頂級(jí)期刊《Journal of Fluid Mechanics》 (JFM, 2020, vol. 896, A12)。聶德明教授為該論文第一作者，浙江大學(xué)林建忠教授為通訊作者，中國計(jì)量大學(xué)為第一單位。JFM由英國劍橋大學(xué)創(chuàng)辦，被公認(rèn)為流體力學(xué)領(lǐng)域最著名的頂級(jí)期刊，在流體力學(xué)領(lǐng)域國際排名第一。據(jù)悉，該論文是中國計(jì)量大學(xué)首次作為第一作者單位在該期刊發(fā)表研究成果，相關(guān)的工作受到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（11632016）和面上項(xiàng)目（11972336）的資助。

該論文系統(tǒng)研究了在有限流體慣性條件下顆粒之間相互作用的模式及內(nèi)在機(jī)理。以往的大多數(shù)研究為了簡化計(jì)算，不僅忽略了流體的慣性，而且僅考慮完全相同的顆粒。隨著流體慣性的引入，非線性程度逐漸增強(qiáng)，顆粒和流體的運(yùn)動(dòng)變得復(fù)雜和難以預(yù)測(cè)。為了捕捉真實(shí)的顆粒運(yùn)動(dòng)特性，論文采用了高精度模擬方法在大量網(wǎng)格上進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)現(xiàn)微小的密度差會(huì)引起顆粒之間強(qiáng)烈的振蕩，而且顆粒發(fā)生振蕩所在的平面與流體的慣性緊密相關(guān)。論文通過對(duì)流場(chǎng)的細(xì)致分析進(jìn)行了深入的機(jī)理探索，從顆粒所在平面的流體壓力出發(fā)，闡述了顆粒振蕩以及遷移的原因。另外，此前的研究發(fā)現(xiàn)柱狀顆粒存在非連續(xù)的速度跳躍現(xiàn)象，但該論文通過研究發(fā)現(xiàn)球狀顆粒并不存在這一特性。眾所周知，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域常常會(huì)涉及大量非均勻顆粒的沉降、輸運(yùn)及分離等過程，這些顆粒表現(xiàn)出的宏觀現(xiàn)象本質(zhì)上源自于顆粒之間的相互作用。因此，該論文的研究為相關(guān)工業(yè)過程的優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)意義。