MATLAB实现基于流函数法的流体-颗粒二相绕流数值模拟系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB开发完整数值求解器，通过流函数-涡量方程和有限差分法求解不可压缩流体场，并耦合颗粒运动方程实现二相绕流模拟。系统包含SOR迭代求解和完整的后处理分析功能。

详 情 说 明

基于流函数法的流体-颗粒二相绕流数值模拟与分析系统

项目介绍

本项目实现了一个用于模拟不可压缩流体中颗粒绕流问题的完整数值求解器。系统通过建立流函数-涡量方程，采用有限差分法离散控制方程，使用SOR迭代求解流场分布。针对颗粒相运动，耦合求解颗粒运动方程，实现流体与颗粒的双向耦合计算。系统支持可视化流线分布、颗粒轨迹以及动态模拟过程，并提供绕流阻力系数等关键参数的定量分析。

功能特性

• 全耦合数值求解：基于流函数-涡量公式实现流体-颗粒双向耦合计算
• 高效数值算法：采用有限差分法进行空间离散，SOR迭代法保证计算收敛性
• 完整参数配置：支持流体属性、颗粒参数、计算域设置、边界条件等全面配置
• 丰富可视化输出：提供流线分布、颗粒轨迹动画、阻力系数曲线等可视化结果
• 定量分析功能：输出颗粒阻力系数、升力系数等关键物理参数的时间演化

使用方法

1. 参数设置：配置流体物理参数（密度、粘度、来流速度）、颗粒属性（直径、密度、初始位置）、计算域设置（区域尺寸、网格精度）以及数值参数（收敛容差、松弛因子等）

1. 运行模拟：执行主程序启动数值计算，系统将自动进行流场迭代求解和颗粒运动追踪

1. 结果分析：查看生成的流场分布图、颗粒运动轨迹动画以及阻力系数变化曲线等分析结果

1. 数据导出：可保存流函数矩阵、涡量场数据、颗粒轨迹时间序列等数值结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB及以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心计算流程，实现了计算域初始化、流函数-涡量控制方程求解、颗粒运动轨迹追踪、流体-颗粒相互作用力计算、数值结果可视化输出以及计算收敛性监测等关键功能模块的协调运行，确保整个二相绕流模拟过程的完整执行。