Abstract Numerical methods are increasingly being used to study granular flow phenomena, given the difficulty in extracting data from physical studies. Two common methods are the discrete element method (DEM), and a two fluid computational fluid dynamics (CFD) method. A companion paper (Sandlin and Abdel-Khalik, 2018) compared a DEM model and a CFD model of a granular flow through horizontal wire mesh screens, with experimental data. The aim of this study is to assess the sensitivity of both models to various input parameters. The results of this investigation will guide future modelers of particle heating receivers and other flowing particulate systems in selecting the appropriate modeling options and parameters to enhance the models ability to predict the actual particulate flow characteristics. For the DEM model, it was found that the granular material properties, especially the values for normal and rolling friction, had the largest impact on simulation results. For the CFD model, it was found that the constitutive relationships for frictional pressure, viscosity, and the treatment of physical boundary conditions had the largest impact on simulation outcomes. In addition, both numerical models exhibit a non-monotonic relationship between mass flux and the granular coefficient of restitution, and show reduced mass flux when using a simulation domain with offset wire meshes. The influence of other material properties and sub-modeling options is less pronounced. Methods of obtaining appropriate material properties and sub-modeling options are discussed.

中文翻译：

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用于聚光太阳能粒子加热接收器应用的通过水平丝网筛的颗粒流研究——第二部分：参数模型预测

摘要 由于难以从物理研究中提取数据，数值方法越来越多地用于研究颗粒流动现象。两种常用方法是离散元法 (DEM) 和两流体计算流体动力学 (CFD) 方法。一篇配套论文（Sandlin 和 Abdel-Khalik，2018 年）将颗粒流通过水平丝网筛的 DEM 模型和 CFD 模型与实验数据进行了比较。本研究的目的是评估两种模型对各种输入参数的敏感性。这项调查的结果将指导粒子加热接收器和其他流动微粒系统的未来建模者选择适当的建模选项和参数，以增强模型预测实际微粒流动特性的能力。对于 DEM 模型，结果表明，颗粒材料的特性，尤其是法向摩擦和滚动摩擦的值，对模拟结果的影响最大。对于 CFD 模型，发现摩擦压力、粘度和物理边界条件处理的本构关系对模拟结果的影响最大。此外，这两个数值模型在质量通量和颗粒恢复系数之间都表现出非单调关系，并且在使用具有偏置丝网的模拟域时显示出质量通量降低。其他材料属性和子建模选项的影响不太明显。讨论了获得适当材料属性和子建模选项的方法。对模拟结果的影响最大。对于 CFD 模型，发现摩擦压力、粘度和物理边界条件处理的本构关系对模拟结果的影响最大。此外，这两个数值模型在质量通量和颗粒恢复系数之间都表现出非单调关系，并且在使用具有偏置丝网的模拟域时显示出质量通量降低。其他材料属性和子建模选项的影响不太明显。讨论了获得适当材料属性和子建模选项的方法。对模拟结果的影响最大。对于 CFD 模型，发现摩擦压力、粘度和物理边界条件处理的本构关系对模拟结果的影响最大。此外，这两个数值模型在质量通量和颗粒恢复系数之间都表现出非单调关系，并且在使用具有偏置丝网的模拟域时显示出质量通量降低。其他材料属性和子建模选项的影响不太明显。讨论了获得适当材料属性和子建模选项的方法。此外，这两个数值模型在质量通量和颗粒恢复系数之间都表现出非单调关系，并且在使用具有偏置丝网的模拟域时显示出质量通量降低。其他材料属性和子建模选项的影响不太明显。讨论了获得适当材料属性和子建模选项的方法。此外，这两个数值模型在质量通量和颗粒恢复系数之间都表现出非单调关系，并且在使用具有偏置丝网的模拟域时显示出质量通量降低。其他材料属性和子建模选项的影响不太明显。讨论了获得适当材料属性和子建模选项的方法。