上篇文章只是給出了DPM模型的一個案例，本篇文章就來詳細介紹一下DPM模型參數設置的意義。                   

當打開Discrete Phase模型時，會彈出下圖的窗口，我們來逐項分析選項的設置意義。

1.Interaction

表示雙向耦合，即連續相和離散相之間的相互影響。

 

耦合VS非耦合

非耦合：當不勾選Interaction選項，DPM顆粒的唯一用途是用于后處理，通過后處理中的粒子軌跡能夠看到流場的變化。顆粒可以受到傳熱傳質的影響，但相應的變化(如蒸發液滴的蒸汽)不會影響溶液的流動。

耦合：當勾選Interaction選項，顆粒會影響流體的流動，如當曳力作用于粒子時，存在的動量交換會改變流體的流動，這些影響作為DPM SOURCE傳遞到連續相。一般情況下，如果我們考慮粒子受力情況，我們的工況都應該是考慮到雙向耦合的。

2.Particle Treatment

表示顆粒追蹤方式，有穩態和非穩態之分。

穩態VS非穩態

穩態：如果不勾選Unsteady Particle Tracking，則表示穩態追蹤，則在粒子釋放后，將對其進行跟蹤，直到它根據邊界類型（指文章十六中的Escape、Trap邊界），到達其最終目的才會停止追蹤。在穩態追蹤下，如果粒子無法到達這些邊界，那么就會停留在其中，計算會不完全。

后處理中顯示Particle Residence Time（粒子停留時間），同時控制面板顯示number tracked = 146, escaped = 146。

 

以文章16中的案例為例，我們使用的就是穩態追蹤，Wall邊界設置為Reflect、Outlet邊界設置為Escape，表示粒子遇到Wall會反彈，只有遇到Outlet才會從流場中流出。計算結果顯示，最大的粒子停留時間達到了725s；number tracked = 146, escaped = 142, incomplete = 4，共146個粒子，有4個沒有流出。

非穩態：如果勾選Unsteady Particle Tracking，表示非穩態追蹤，則將按一定的時間步長對每個粒子進行追蹤，而不一定到達指定邊界，計算達到時間步長之后，則更新連續相。應當指出，Unsteady Particle Tracking和連續相的穩態非穩態無關。

 

3.Tracking

參數Max.Number of Steps

可能會有同學有疑問，不是說粒子不遇到特定邊界類型就會一直追蹤嗎？上面的例子有4個粒子沒有從流出中流出，為什么還是停止計算了呢？

這是因為我們在DPM模型設置指定了Max.Number of Steps，表示計算次數，類似于穩態計算中的迭代次數。如果在此之前所有粒子逸出，那么停止追蹤。如果粒子一直不逸出，達到最大計算次數，仍然會停止追蹤粒子。

我們將這個數值由50000改成500后，粒子最大停留時間變為了11.4s；number tracked = 146, escaped = 130, incomplete = 16，有16個粒子沒有逸出。

 

將Max.Number of Steps仍然等于50000，如果將Wall邊界設置為Trap、Outlet邊界設置仍為Escape時，結果顯示最大的粒子停留時間為7.68s；number tracked = 146, escaped = 115, trapped = 31，從Outlet流出115，被壁面捕獲31。

 

總結來說，就是穩態時，要么所有粒子完全到達指定邊界，要么計算達到Max.Number of Steps設置的最大值，這兩種情況下對于粒子的追蹤才會停止。

 

參數Specify length scale：輸入公式中的L，控制積分時間步長的參數，L與積分時間步長成正比，相當于粒子再次求解其運動方程和更新其軌跡之前的移動距離。顯然其值越小顆粒運動越精確。

參數Step length factor：輸入λ，λ與積分時間步長成反比，等于通過當前連續相位控制體積所需的時間步長數。其值越大，顆粒運動。

4.Physical Models

表示DPM模型中，可以對顆粒考慮力和其他的作用，如碰撞、破裂等。

從上到下依次為：

Thermophoretic Force：熱泳力

Saffnan Lift Force：薩夫曼升力

Virtual Mass Force：虛擬質量力

Pressure Gradient Force：壓力梯度力

Erosion / Accretion：侵蝕/積聚

DEM Collision：DEM碰撞

Stochastic Collision：隨機碰撞

Breakup：顆粒破裂

 

5.UDF

可以通過UDF的方式對顆粒所受到的體積力、DPM源項及時間步長等進行指定。同樣也可以通過求解輸運方程的方式對DPM模型進行求解。

 

需要指出，DPM模型的UDF和普通的UDF形式上不太相同，DEFINE宏中間一般包含DPM關鍵字。如DEFINE_DPM_BC、DEFINE_DPM_BODY_FORCE

 

6.Numerics

控制粒子跟蹤的數值方案以及熱量和質量方程

如Tracking Options用來控制求解方程的誤差，其中Accuracy Control允許在指定公差內求解運動方程。

Coupled Heat-Mass Solution表示熱質耦合，使用耦合ODE解算器，對液滴、燃燒或多組分粒子進行容錯控制，從而實現相應方程的求解。

7.Parallel

用于控制對離散相模型的并行處理，包含控制并行執行離散階段計算的計算節點的參數。包含三種方法，分別為Message Passing(信息傳遞)，Shared Memory(分享內存)和Hybrid(前兩種方法的混合)。關于并行計算，由于2020版本的Fluent不再有串行的概念，因此掌握并行計算的概念很有必要，尤其對并行UDF而言。

 

8.總結

對于DPM模型，第6點和第7點一般保持默認即可，不必更改。物理模型的選擇和UDF的使用可能較多。下次我們詳細介紹一下Injection的設置中可能存在的一些問題

  

 

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