文献综述 1.1 引言 随着科学研究的不断发展，颗粒动力学、大规模并行算法、离散元方法等方面的研究讨论对于实际生活和工业生产具有越来越重要的意义。

本课题以球形颗粒为研究对象，主要使用离散元方法中的软球模型建模，同时考虑颗粒受到的摩擦力、浮力、碰撞力等以及颗粒间的几何排列和相互作用，确定颗粒接触规则和模型，并以颗粒体系的哈密顿能量极小值为判断标准，分析多颗粒碰撞的动力学特性，并利用异构计算环境NVIDIA的CUDA（Compute Unified Device Architecture），设计和编译颗粒碰撞的GPU并行计算程序。

1.2 颗粒流 颗粒材料(granular materials, granular matter)可定义为由大量相互接触的颗粒组成的系统，其颗粒尺度一般限定在1个微米以上，这是由于在1个微米以下，热运动非常重要。

在1个微米以上，热运动可以忽略，颗粒之间的相互作用可只考虑接触作用力，由经典力学计算(量子力学不起作用)[1]。

颗粒流[2]指的就是颗粒材料在外力作用和内部应力状况变化时发生的类似于流体的运动状态[3, 4]。

一般地讲，颗粒的间隙充满气体或液体物质，因此，严格说，颗粒流是多相流。

但是，如果粒子是密堆积的或比间隙流体稠密得多，则描述流动时可以忽略间隙流体效应。

颗粒材料流通常指这种狭义上说的颗粒流动[4]。

颗粒流现象在日常生活和工业生产中广泛存在，传送带上的粮食、沙漠中流动的沙子、药品生产线上的胶囊都是颗粒流；另外许多自然灾害的发生，如雪崩、泥石流和土体塌方等都与颗粒流现象密切相关。

但是在许多情况下，不同领域对颗粒物质体系流动特性的研究却不尽相同，如粮食运输过程希望加速颗粒流动，而滑坡和泥石流的研究则需要控制颗粒流动。