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离散相 感想1

发布时间:2014-01-01 12:44:13  

①离散相计算步骤:

首先根据所分析的物理问题判断离散相与连续相的耦合关系:分为单相耦合和双相耦合

单相耦合:离散相对连续相影响很小无需设置相间耦合 双相耦合:离散相对连续相影响较大需要设置相间耦合 单相耦合问题:只要在加入离散相粒子前计算连续相流场直至收敛,然后打开离散相模型,加入离散相粒子,无需迭代计算因为已经计算收敛流场稳定了;

双相耦合问题:计算开始前打开离散相模型加入离散相粒子,初始化流场,设置相间耦合、每多少步连续相计算后进行离散相轨道计算,然后将更新后的离散相动量与能量加入下一次的连续相方程计算中,收敛稳定后,进行离散相后处理或观察连续相流场情况。

②离散相时间步的一些概念:

particle time step size仅当采用非稳态方式进行颗粒轨迹计算时才会用到,是进行颗粒轨迹计算的时间间隔步长。后者是隔多长时间做一次颗粒轨迹的计算,让颗粒前进一次;前者是进行颗粒轨迹计算时所用的积分时间步长。在离散相非稳态计算中,粒子是以particle time step size的时间步长来喷射颗粒的,颗粒喷射完之后就要跟踪其轨迹,这时又要用到积分时间步长的概念,由于两次喷射之间的时间间隔是particle time step size,这就要求积分时间步长一定要小于或者等于

particle time step size,否则颗粒就会“走过头”。

如果选择Track with Fluid Flow Time Step ,Inject Particles at会默认选择Fluid Flow Time Step ,颗粒在计算连续相前被释放,然后“预算”颗粒轨迹预统计track 、escape数目,再进行连续相计算,在本时间步的最后会更新离散相轨迹,统计track 、escape数目;选择Inject Particles at, Particle Time Step ,时间步长设为0.005,Particle Time Step Size 设为0.001,则粒子在本时间步内释放了五次,可以总结:

Track with Fluid Flow Time Step 则颗粒在一个时间步内只在计算连续相前释放一次;

Inject Particles at,Particle Time Step 则释放次数=时间步长/Particle Time Step Size

③关于Rosin-Rammler分布求分布指数(Spread Parameter)n 步骤:

①首先列出理想直径分布:如下所示

再转化为如下

②依靠该式 求解平均直径和分布指数 n=

④粒子追踪方式:这个xrs333版主整理过下面转载:

DPM模型的颗粒运动方程对时间积分可以得到颗粒运动轨迹。进行分散相颗粒轨迹积分计算的方式有两种:稳态追踪方式和非稳态追踪方式。不论连续相的求解是稳态还是非稳态的,都可以采用这两种方式,但是其意义是不同的。

(1) 颗粒轨迹稳态追踪方式

所谓稳态方式是指每隔若干个连续相流场迭代步(如非耦合分散相计算,则在连续相迭代收敛后,进行结果数据处理时),在当前流场状态下,逐个地对每个颗粒进行从起始位置直到其终了(即颗粒到达计算域边界或已完全蒸发,或轨迹追踪已达最大步数)的轨迹积分

计算及源项计算。稳态方式得到某一时刻连续相流场条件下在一系列积分时间步的颗粒状态,一系列颗粒位置可连成运动轨迹线。

对于非稳态流动问题,稳态方式的颗粒轨迹积分相当于是计算颗粒在某一时刻的“冻结”流场中的轨迹,其一条轨迹并非某一颗粒的实际运动历程。对于颗粒St<<1 ,颗粒跟随性好的情况,颗粒的运动轨迹就是流动的迹线。这时,如果颗粒源(即喷射,Injection)的颗粒流数目足够大,并且分散相初始条件不随时间变化,使得从颗粒源发出的大量颗粒的初始条件在统计上是稳定的,则稳态方式计算的颗粒轨迹可以代表当时计算域内全部颗粒的运动。否则,稳态方式得到的轨迹既不是颗粒的实际运动历程,也不代表计算域内全部颗粒的运动。为了正确再现非稳态问题中分散相颗粒的运动,应采用颗粒轨迹追踪的非稳态方式,交替进行连续相迭代和分散相计算。

(2) 颗粒轨迹非稳态追踪方式

非稳态方式是指每隔若干个连续相流场迭代步,对每个颗粒进行一轮包括一步或多步的轨迹计算及源项计算,从而将颗粒逐轮、逐步地沿轨迹向前推进,依次得到每一步计算后更新的颗粒状态(位置、速度、尺寸、温度等)。非稳态方式得到某一时刻全部颗粒的当前状态。

采用非稳态追踪方式时,对于连续相稳态求解与非稳态求解两种情况的颗粒轨迹追踪方式不同,相关的选项和输入项也不同,分别说明如下。

a. 连续相稳态计算时的颗粒轨迹追踪过程

连续相稳态计算时,为了进行颗粒轨迹的非稳态追踪,分散相与连续相必须是耦合的,即必须选择Interaction with Continuous Phase选项,并指定大于0的Number of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration值。颗粒轨迹追踪方式为,每隔此连续相迭代步数,DPM求解器对每个颗粒进行一轮包含一步或多步的轨迹计算。每一步,DPM求解器计算颗粒从当前状态(位置、速度、尺寸、温度等)起在积分时间(即一个颗粒时间步长)内的运动轨迹以及动量、质量和能量损益,并得到更新的颗粒状态。同时,在每一个颗粒时间步喷射一次颗粒。一轮轨迹计算得到的分散相颗粒的动量、质量和能量损益将在下一个连续相迭代步计入连续相源项。积分时间步长和每一轮的步数由用户给定。这样,随着连续相迭代的进行,颗粒将逐轮、逐步地向前推进。

b. 连续相非稳态计算时的颗粒轨迹追踪过程

连续相非稳态求解时,DPM求解器在每一个连续相时间步对每个颗粒进行一轮包含一步或多步的轨迹计算。与连续相稳态计算时相同,在每一步,DPM求解器计算颗粒从当前状态(位置、速度等)起在积分时间内的运动轨迹以及动量、质量和能量损益,并得到更新的颗粒状态。每一步的积分时间以及颗粒喷射时刻的控制见下面所述相关选项和输入项,但不管选择何种方式,每个injection每次喷射的颗粒包总质量总是保证其质量流量。每一轮的步数是与连续相时间步在时间上相重叠的颗粒时间步数。这样,连续相迭代与分散相计算交

替进行,颗粒将逐步地向前推进。

Max Number of Steps是在每一步颗粒轨迹计算中的最大积分时间步数,积分时间步达到此数,该步颗粒轨迹计算即停止,并报告颗粒终了状态为incomplete。这两个“步”容易混淆,前者是“大步”;后者是“小步”,是数值积分时间步。

在一步颗粒轨迹计算中,积分时间步长约等于颗粒经过一个控制容积所需时间除以Step Length Factor,也就是颗粒分几步走过一个控制容积的每一步时长;另一种给定积分时间步长的方法是选择Specify Length Scale选项,这时,积分时间步长约等于所给的长度尺度(Length Scale)除以颗粒相对于连续相的速度大小。而积分步数约等于颗粒时间步长(Particle Time Step Size)除以积分时间步长,但以Max Number of Steps为限。因此,如Max Number of Steps不够大,则未到颗粒时间步长就结束一个颗粒时间步,并转入下一个颗粒时间步,因而颗粒终了状态报告为incomplete。 下面是个人的一些补充需要注意的:

1.稳态追踪方式中主要就是注意轨道计算的时间步长Max Number of Steps,个人认为这个是稳态追踪中关键的参数不之一适当设大一点才能保证得到较完整的轨迹;

2.稳态追踪方式主要还是在单相耦合计算中用处较大,用于在得到稳定流场后加入离散相粒子,计算轨迹;

3.非稳态追踪方式在瞬态计算中要注意的比较多,因为涉及到的时间步长概念多一些,②中已经总结了一部分,非稳态

追踪初始接触时容易被忽略的就是start time 和end time的设置,这两个参数对计算影响很大,是决定粒子释放时间的关键参数,要根据自己的实际问题来设定;

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