付少童，贾龙菲，王利民，*

(1.中国科学院 过程工程研究所 多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190；2.中国科学院大学 化学工程学院，北京 100049；3.沈阳化工大学 化学工程学院，沈阳 110142)

0 引言

气固多相流系统广泛存在于自然界和工业过程，自然界中如河流过障、泥石流、尘埃悬浮等，工业过程中如飞机获得升力、桥梁振动、循环流化床反应器等均涉及复杂的流固耦合运动。流体与固体间相互作用为非线性的多物理现象[1]，体系的复杂性远超单相流问题，如何准确解析移动的流固边界是正确处理流固耦合的关键。

近年来，格子Boltzmann 方法[2]（lattice Boltzmann method,LBM）发展较为迅速，其属于介于宏观连续介质模型和微观分子动力学模型之间的介观模型，物理背景清晰；相较于有限差分法、有限体积法、有限元法等常规的计算流体力学方法，LBM 具有求解简单、容易并行等特点，受到国内外学者的广泛关注。目前基于LBM 研究者们构建了多种描述移动边界的方法，如边界链法（link-bounce-back,LBB）、干颗粒耦合法（dry particle coupling method,DPC）和浸入边界法（immersed boundary method,IBM）等。LBB 由Ladd等[3]提出，其将边界视为阶梯状的球壳，并应用于多颗粒沉降问题，但模拟边界与物理边界存在偏差。DPC 法[4]中内部不再保留流体格点，即内部不存在流体的惯性力，但需要频繁生成和删除格点，且无法保证局部质量守恒。IBM 最早由Peskin[5]提出，固体边界由一系列拉格朗日点描述，通过插值函数实现流体点与一系列固体边界点的相互作用。

Nobel 等[6]提出了一种LBM 框架下处理运动固体边界的方法，即浸入运动……