Validation of simulations of particulate, fluid and multiphase systems using positron emission particle tracking: A review (Open Access)
Jack Alan Sykes, Daniel Weston*, Niklas Adio, Hanqiao Che, Roberto Hart-Villamil, Andrei Leonard Nicuşan, William Peace, Daniel Rhymer, Dominik Werner, Tzany Kokalova-Wheldon, Andrew Ingram, Christopher R.K. Windows-Yule
Keywords: PEPT; Validation; Simulations; Tracking
DOI: 10.1016/j.partic.2024.06.015
正电子发射粒子示踪（Positron Emission Particle Tracking, PEPT）是一种面向工业过程复杂颗粒多相流系统的新型无损、非侵入测量技术。PEPT可快速（亚毫秒级）、高精度（亚毫米级）地提取示踪粒子的三维运动轨迹，继而解算出多相流的三维速度场、浓度场。但由于PEPT成本高昂且设备不易获取，导致其大规模应用受限。另一方面，以CFD、DEM等为代表的多相流数值模拟方法具有应用成本低、计算分辨率高的优势，是工业过程优化设计不可或缺的工具。通常，在数值模拟方法被广泛采纳或应用到新的场景前，须借助实验数据进行严格验证。PEPT作为一种高精度的测量手段，已在数值模拟方法的验证方面展现出巨大的潜力。
本综述探讨了面向颗粒多相流的实验测量工具和数值模拟方法之间的互补关系，重点关注了一系列基于PEPT的数值模型验证方式。论文首先回顾了一些早期的数值模型的验证技术及不足之处，并详细介绍了PEPT技术的特点，包括其对复杂系统颗粒运动的高精度示踪测量能力，以及为提升模型验证的鲁棒性而专门开发的新方法（基于GATE模拟）。论文主体内容依次列出了基于PEPT对CFD、CFD-DEM、DNS进行验证的大量案例，全方位地展示了PEPT作为验证工具的可靠性和灵活性。本文结论认为PEPT将是推动数值计算模型高精度验证技术发展的重要工具，并倡导在未来工业和学术领域中大力推广，充分释放其应用潜力。
本文已OA，收录于专刊“Image is Everything”，客座编辑为来自英国伯明翰大学的Kit Windows-Yule博士、Jonathan Seville教授，荷兰埃因霍芬理工大学的Kay Buist、Giulia Finotello博士，以及德国斯图加特大学的Kia Taghizadeh博士。欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
供稿：原文作者
编辑：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Sykes, J. A., Weston, D., Adio, N., Che, H., Hart-Villamil, R., Nicuşan, A. L., . . . Windows-Yule, C. R. K. (2024). Validation of simulations of particulate, fluid and multiphase systems using positron emission particle tracking: A review. Particuology. https://doi.org/10.1016/j.partic.2024.06.015