中文摘要：

本项目以复杂气固流动体系为背景，综合先进的实验、理论和数值模拟等手段深入研究不同流动条件下分布在不同时间和空间尺度的非稳态复杂流动结构（如介观尺度颗粒聚团产生的物理机制和形成过程），并探索这些流动模式的影响因素、尺度依赖性和外场作用影响等，进而提出描述和控制这些复杂现象的方法。研究拟开发2维和3维大型计算流体力学程序，耦合分子动力学/蒙特卡罗模拟和气相湍流模型，物理模型将重点考虑气相湍流模型、颗粒间碰撞、颗粒间作用力、外场作用以及气固两相的相互作用。拟通过一些典型的物理现象的理论模拟与实验对照，分析控制复杂时空流动结构的决定性因素。为实现大规模计算，拟研发相应的并行算法和计算技术，建立一个可扩充的Beowulf小型并行计算系统，为并行计算提供平台。项目还将采用先进的无干扰流场测量技术，如高速摄像和PIV等，为理论模拟提供可靠的实验数据验证。

结论摘要：

本项目以复杂气固流动体系为背景，使用先进的理论和数值模拟手段深入研究不同流动条件下分布在不同时间和空间尺度的非稳态复杂流动结构（如介观尺度颗粒聚团产生的物理机制和形成过程），并探索这些流动模式的影响因素和尺度依赖性，进而提出描述和控制这些复杂现象的方法。研究开发了2维和3维大型计算流体力学程序，耦合流体的连续性方程和颗粒相的分子动力学/离散颗粒运动模型，物理模型重点考虑了颗粒间碰撞、颗粒间作用力以及气固两相的相互作用，集中研究了提升管、下行床中颗粒动态聚团现象、流体力学、混合和反应行为，并进一步推广至2维和3维鼓泡床、喷动床、移动床的模拟研究中。尤其，在针对转鼓颗粒混合和分级的研究中成功地预测出双颗粒体系规则模式形成的过程和依赖条件。另外，为实现大规模计算，已实现离散颗粒模拟的并行化计算技术，建立了中型并行计算设备，为数值模拟提供了重要的实现平台。