1.GIS设备内部多金属颗粒流动特性的三维多场耦合仿真方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：以球形的拉格朗日粒子为基础的数学模型单元，设定好构成每一个金属颗粒的拉格朗日粒子中的每一个粒子的密度ρ ii 、半径r ii 、杨氏模量Y ii 、泊松比B ii ，构造出需要的颗粒模型，其中下标ii表示构成第i个颗粒的第i个拉格朗日粒子的序号；对于球形颗粒，ρ i ＝ρ ii ，r i ＝r ii ，Y i ＝Y ii ，B i ＝B ii ，ρ i 是第i个颗粒的密度，r i 是第i个颗粒半径，Y i 是第i个颗粒的杨氏模量，B i 是第i个颗粒的泊松比，对于线型颗粒可以利用刚性键连接拉格朗日粒子的方法生成；步骤2：设定计算域，计算域的大小取待研究的GIS设备的几何模型的尺寸；步骤3：设定边界壁的条件，边界的位置被计算域包含在内，GIS设备表面材料根据实际情况设置为固定的壁面，材料根据实际需要自行设置其密度ρ b 、杨氏模量Y b 和泊松比B b ，当金属颗粒在与壁面碰撞时，颗粒会发生反弹，同时会发生电荷转移；步骤4：设定颗粒的碰撞模型hertz tangential，对于多颗粒系统，补充设定颗粒间的相互作用力库仑力f q,ij 和弹性碰撞力f c,ij ，下标ij表示第i和第j个颗粒之间的相互作用，因此步骤3中的颗粒碰撞力和电荷转移的过程采用如下公式进行计算：对于颗粒发生碰撞电荷转移，其可能性有两个：Case1：颗粒间的相互碰撞：其中，Δq i 表示第i个颗粒表面发生的电荷转移的量，Δq j 表示第j个颗粒表面发生的电荷转移的量，C i 是第i个颗粒的电容，C j 是第j个颗粒的电容，第i个颗粒的电容C i ＝4πεr i ，第j个颗粒的电容C i ＝4πεr j ，ε是背景流体的绝对介电常数，r i 是第i个颗粒的半径，r j 是第j个颗粒的半径；Case2：颗粒与壁/电极的相互碰撞，颗粒与壁/电极碰撞时，其原有的电荷会中和在壁/电极上，并重新荷载新的电荷，采用下式求得q i ：其中，n是从壁或电极表面指向外侧的法向量，S i 是第i个颗粒的表面积，E是颗粒与电极碰撞时刻的瞬时电场强度；颗粒间的弹性碰撞力：f c,ij ＝(k n δ ij n ij -γ n v n,ij )+(k t t ij -γ t v t,ij )其中，δ ij ＝|x i -x j |-r i -r j ，为颗粒i和j之间重叠的距离，x j 为颗粒j的位移；n ij ＝(x i -x j )/|x i -x j |为颗粒i和j碰撞的碰撞法向量；v n,ij ＝[(v i -v j )·n ij ]n ij 为颗粒i和j碰撞的相对速度的法向分量；v t,ij ＝v i -v j -v n,ij -(ω i +ω j )(x i -x j )/2为颗粒i和j碰撞的相对速度的切向分量，ω i 为颗粒i和j发生碰撞之后的颗粒i的旋转角速度，ω j 为颗粒i和j发生碰撞之后的颗粒j的旋转角速度； 为切向位移，t i 是冲击时间，t是碰撞接触的总时间，Δt是DEM的时间步长；对于颗粒i碰撞壁面的情况，则δ ij ＝x i -r i ；最后，采用下式计算出hertz tangential模型中的非线性弹性常数k n 、k t 、γ n 、γ t ：其中，Y eff 为颗粒i和j发生碰撞时的等效的杨氏模量，G eff 为颗粒i和j发生碰撞时的等效剪切模量，r eff 为颗粒i和j发生碰撞时的颗粒半径，m eff 为颗粒i和j发生碰撞时的颗粒质量，β ij 为颗粒i和j发生碰撞时的阻尼比；采用下式计算出Y eff 、G eff 、r eff 、m eff 和β ij ：其中，Y i 为第i个颗粒的杨氏模量，B i 为第i个颗粒的泊松比，Y j 为第j个颗粒的杨氏模量，B j 为第j个颗粒的泊松比，m i 为第i个颗粒的质量，m j 为第j个颗粒的质量，e ij 为碰撞恢复系数；步骤5：对每一个颗粒进行受力分析，并根据牛顿第二定律计算每一个颗粒的速度和位置，采用以下公式计算出每一个金属颗粒的转动惯量：其中， 是第i个颗粒的速度对时间的导数，g是重力加速度，V i 是第i个颗粒的体积，ρ f 是背景流体的密度，P是气体的压强，τ是流体粘性应力张量，f dep,i 是第i个颗粒的电场梯度力，f drag,i 是第i个颗粒的拖曳力，f vm ,i是第i个颗粒的虚拟质量力，f mag,i 是第i个颗粒的Magnus力，I i 是第i个颗粒的转动惯量矩阵， 是第i个颗粒角速度的一阶导数；上式中的参数采用以下公式求得：其中，C d 为拖曳力系数，U为流体的速度， 为流体的速度对时间的一阶导数，C l 为经验系数，C d 的取值采用下式求得：lgC d ＝1.51exp[-0.2865(lgR e,i -1.56)]-0.2exp[-0.1(lgR e,i -0.4127) 2 ](lgR e,i -0.4127)-1.04其中，R e,i 是第i个颗粒的雷诺数，R e,i ＝2ρ f r i |U-v i |/μ，μ是流体的粘性系数；步骤6：采用下式计算背景流场的速度和压强：其中，α是体积分数， V cell 是FVM单元的体积，t是时间；步骤7：根据步骤6求得的流场的速度U计算步骤5中每一个颗粒的f drag,i 、f mag,i 和f vm,i ，对于初始时刻，即t＝0时刻来说，按U＝0来计算上述力；步骤8：采用下式计算由颗粒上的电荷所产生的泊松电场E p ：E p ＝∑E pm其中，E pm 是第m个FVM单元体心上的由金属颗粒带电而产生的泊松电场，E p 是整个GIS被划分成的所有的FVM单元上的E pm 的总和， 为第m个FVM单元体心上的由金属颗粒带电而产生的电位，且 Q pm 是第m个FVM单元内包含的所有的金属颗粒所带的电荷量的总和：其中，V cell-m 是第m个FVM单元的体积，q pm 是第m个FVM单元内包含的颗粒所带电荷的总量，α m 则是第m个FVM单元的体积分数；最后将E p 与背景电场E b 相叠加，得到E： U c ＝U m sin(2πf ac t+θ)其中，U c 是交流电压，U m 是U c 的幅值，f ac 是频率，当计算工频交流电工况时，f ac 取50Hz，当计算直流电工况时，f ac 取0，θ是初相位，取0，r是颗粒到电极的径向距离，R 2 是GIS模型的外径，R 1 是GIS模型的内径，采用公式E＝E b +E p 计算出E；步骤9：按照上述步骤编写基于Linux系统下的LIGGGHTS代码和OpenFOAM代码及其算例脚本文件，编写编译完成之后按照CFDEM耦合的流程进行并行计算；步骤10：利用Paraview软件将计算结果后处理生成颗粒流动的实时动态分布的图像。
