顆粒流動問題是很多同學(xué)目前正在研究的問題，這類問題一般來說都比較復(fù)雜，F(xiàn)luent提供了多種模型對這類問題進行模擬，包括DPM、DDPM、DEM、PBM等，上述的每種模型都有其適用的工況，并不通用，這次我們介紹一下DPM模型。

由于DPM的復(fù)雜性，本文只對Fluent中DPM的操作進行一些簡單的設(shè)置，一些設(shè)置的具體依據(jù)，我們在下一次文章中詳細講解一下。

1 概念介紹

首先我們介紹一下拉格朗日法和歐拉法，理解起來很簡單，拉格朗日法是以某一質(zhì)點的運動作為研究對象，觀察這一質(zhì)點在流場中由一點移動到另一點時，其運動參數(shù)的變化規(guī)律；歐拉法以某一流場區(qū)域作為研究對象，研究各時刻質(zhì)點在流場中的變化規(guī)律。

顯然，拉格朗日法更適用于描述顆粒運動，而歐拉法更適用于描述流體運動。DPM模型就是基于這兩種方法進行流體相和顆粒相的模擬，它使用歐拉法描述流體運動，使用拉格朗日法描述顆粒運動。  

  

DPM適用條件：DPM模型只適用于顆粒相體積分數(shù)小于10%，同時不考慮顆粒體積。不考慮顆粒和顆粒之間的相互作用力，但可以考慮顆粒和流體之間的相互作用。                  

 

2 模型描述

本例的模型采用三通管模型，如圖所示。模型有兩個入口和一個出口，分別為INLET_Y、INLET_Z和OUTLET，含顆粒物的空氣從INLET_Z進口流入計算域內(nèi)，最后經(jīng)OUTLET流出。

3 導(dǎo)入網(wǎng)格

使用Workbench打開工程文件，文件在本文末尾鏈接資源內(nèi)。

4 Scale網(wǎng)格尺寸

Scale修改網(wǎng)格尺寸。如圖所示。

確保計算域尺寸是我們所需要的。本例中x方向尺寸-0.038~0.038m，y方

向-0.2~0.2m，z方向-0.038~0.2m

5 設(shè)置求解器

選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時選擇穩(wěn)態(tài)模擬，不考慮考慮重力。

6 設(shè)置計算模型

多相流模型不必打開，不考慮能量方程。湍流模型為標(biāo)準(zhǔn)的k-e模型，增強的壁面函數(shù)，打開Discrete Phase模型。

不勾選Interaction with Continuous Phase，不考慮顆粒相和流體相之間的相互作用。其余選擇均保持默認。單擊下面的Injections，彈出下圖單擊Create，創(chuàng)建顆粒入射口。

 

單擊Create，創(chuàng)建顆粒入射口。Injection Type選擇surface，表示從模型面入射，Release From Surface選擇inlet_z。Particle Type選擇Inert(惰性顆粒) ，可考慮各類力和傳熱，但自身不會因為熱量而參與反應(yīng)

顆粒Material可由工況自行選擇，此處保持默認；顆粒粒徑分布選擇uniform，表示顆粒直徑均相同；Point Properties下Variable將顆粒入射速度調(diào)整為沿z軸負方向為1m/s，其余方向上沒有速度。直徑及流量分別設(shè)置為1e-4m和1kg/s；

勾選Scale Flow Rate by Face Area，表示將按照入射表面網(wǎng)格面積尺寸分配顆粒，不勾選則均勻分配

 

 

7 材料設(shè)置

對于連續(xù)相，選擇空氣即可，空氣屬性保持默認。對于顆粒材料，也可在此處進行設(shè)置，本例保持默認。

8 設(shè)置邊界條件

Inlet_y：采用velocity-inlet邊界，速度為0.3m/s，溫度288K

Inlet_z：采用velocity-inlet邊界，速度為0.1m/s，溫度298K

outlet：設(shè)置為pressure-outlet，回流溫度設(shè)置為300K，DPM欄離散相邊界類型選擇escape，表示顆粒脫離邊界，離開計算域。

將其他類型整理如下：

Escape	Trap	Reflect	Wall jet	Wall film
離開計算域	被壁面捕獲	被壁面反彈	類似無粘性沖擊壁面	類似wall jet，但考慮液膜

wall：wall邊界，恒熱流，DPM欄離散相邊界類型選擇Reflect

 

9 求解方法

選擇Coupled，偽瞬態(tài)求解

Solution Controls保持默認

10 初始化

選擇混合初始化，單擊Initialize，完成初始化

11 計算設(shè)置

設(shè)置計算步長100步

12 顆粒軌跡圖

 

源文件鏈接：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1uAx_05utearMXdzivM9Fvg

提取碼：janu

 

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