广西大学机械工程学院车汉桥科研团队在多相流直接数值模拟计算取得重要进展，研究论文以“Deep insights into fluid flow structures in Raschig ring packed beds via particle‐resolved CFD–DEM”为题发表于美国化学工程师协会会刊AIChE Journal（全文链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.70241）。AIChE Journal是公认的流体化学工程领域三大顶级期刊之首。广西大学机械工程学院车汉桥老师为论文第一作者，广西大学为论文的第一完成单位。来自浙江大学、中北大学、河北工业大学、重庆交通大学的学者参与了本论文的研究工作。本项研究得到了国家自然科学（52576174和52406199）等项目的支持。

Raschig环作为一种广泛应用于化学和热工工程中的管状填料，常用于反应器和分离塔等设备中。然而，由于其复杂的几何形状和填充排列方式，已有的CFD数值模拟方法无法捕捉Raschig环内外区域细观流场信息，也无法定义以单颗粒为标签的流场信息。

本研究提出了基于多球模型的Raschig环的拓扑构建方式，并在其表面边界成功施加了浸没边界条件。通过将颗粒解析计算流体动力学（PR-CFD）与离散元法（DEM）耦合，获得了前所未有的数值模拟分辨率。该数值方法首次提供了Raschig环内部渗流速度分布和流体-环相互作用力的详细信息。研究表明，Raschig环的几何特征，如长度和壁厚，显著影响流体的流动路径，且流体更倾向于通过环之间的空隙而非环的内腔流动。

该论文的研究工作得到了广西大学超算中心的大力支持。研究团队依托超算中心完成了基于OpenFOAM的二次开发、测试和计算。超算平台充分满足了计算过程中对于浸没边界CFD模拟所需的大网格量和高内存占用（最大240 GB）的需求。