拉格朗日粒子追蹤的案例
CFDPro顆粒流仿真 | 基于拉格朗日粒子追蹤方法，模擬復(fù)雜顆粒的流動現(xiàn)象
顆粒流模擬仿真模塊
ParticlePro為積鼎科技自主研發(fā)的顆粒流模擬模塊，該模塊是基于拉格朗日粒子追蹤方法，專為解決復(fù)雜顆粒流動現(xiàn)象而設(shè)計，可用于發(fā)動機吸雨吸雹、發(fā)動機葉片顆粒流、微小粒子撞擊損傷等應(yīng)用場景的仿真分析。
拉格朗日粒子追蹤
支持顆粒間的直接碰撞模型，考慮顆粒間的彈性碰撞、摩擦力等相互作用，以模擬顆粒群的集體行為。
耦合流場模型
集成了Langevin湍流擴散模型，用于描述顆粒在湍流背景下的隨機擴散行為，考慮了顆粒與流體微團之間的相對速度差異及湍流脈動對顆粒擴散的影響；稀相模型和密相模型的靈活切換，適應(yīng)不同顆粒濃度條件下的模擬需求。
先進顆粒特性處理
顆粒旋轉(zhuǎn)模型，考慮顆粒在流場中因受力不平衡導(dǎo)致的自轉(zhuǎn)；馬格納斯升力模型，模擬顆粒在流場中由于形狀、旋轉(zhuǎn)和流體黏性引起的額外升力效應(yīng)。
惰性傳熱處理
能夠模擬顆粒作為惰性物質(zhì)在流場中傳遞熱量的過程，有助于分析顆粒溫度變化對流動行為、顆粒沉積、熱交換設(shè)備性能等方面的影響。
應(yīng)用案例
案例一：發(fā)動機葉片顆粒防護優(yōu)化
某航空發(fā)動機制造商利用該ParticlePro模塊對發(fā)動機葉片在飛行過程中遭遇吸雨吸雹的情況進行仿真。通過模擬碰撞過程，工程師們得以精確評估不同設(shè)計對葉片抗沖擊能力的影響，優(yōu)化葉片材質(zhì)、形狀及表面處理工藝。
應(yīng)用模塊的拉格朗日粒子追蹤方法，可模擬雨滴、冰雹與葉片的碰撞過程，詳細(xì)記錄碰撞點、碰撞角度、碰撞速度以及碰撞后的顆粒破碎情況。重點關(guān)注不同碰撞條件下葉片所承受的沖擊力、變形情況以及潛在的疲勞損傷。
通過模擬應(yīng)用，成功優(yōu)化了發(fā)動機葉片設(shè)計，使得葉片抗雨滴、冰雹沖擊能力相較于原設(shè)計有顯著提高，降低了飛行過程中因顆粒沖擊導(dǎo)致的葉片損壞風(fēng)險。
展開 精通OpenFOAM中的拉格朗日粒子動力學(xué)-全套案例-中文字幕（srt） ￥25
精通OpenFOAM中的拉格朗日粒子動力學(xué)-全套案例-中文字幕（srt）
精通OpenFOAM中的拉格朗日粒子動力學(xué) | Mastering Lagrangian Particle Dynamics In Openfoam
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz
語言：英語 | 大小：2.50 GB | 時長：2小時10分鐘
學(xué)習(xí)歐拉-拉格朗日CFD、粒子追蹤、耦合、DPM和MPPIC，并進行OpenFOAM實操模擬
您將學(xué)到什么
理解CFD中歐拉-拉格朗日粒子建模的基礎(chǔ)知識
在OpenFOAM中設(shè)置和運行拉格朗日粒子模擬
使用單向耦合求解器在預(yù)計算流場中進行粒子追蹤
實現(xiàn)粒子與流體流動之間的雙向耦合
配置粒子注入、力和插值方案
模擬粒子-壁面相互作用（反彈、逃逸、吸收）
模擬具有質(zhì)量和動量交換的表面薄膜行為
應(yīng)用DPMFoam將粒子體積效應(yīng)納入流場
設(shè)置MPPIC模擬用于密集粒子流，無需逐對碰撞追蹤
使用ParaView可視化并分析結(jié)果，解讀含粒子流動行為
課程要求
具備流體力學(xué)基礎(chǔ)理解（速度、壓力、守恒定律）
具備CFD概念入門知識（網(wǎng)格、邊界條件、離散化）
熟悉OpenFOAM基礎(chǔ)（運行簡單案例）
能夠熟練使用Linux/終端環(huán)境
具備ParaView可視化基礎(chǔ)經(jīng)驗（有幫助但不是必需的）
課程描述
本課程提供了使用OpenFOAM進行拉格朗日粒子動力學(xué)的完整且結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)之旅，引導(dǎo)您從基礎(chǔ)概念到真實世界CFD模擬中使用的高級密集粒子流建模技術(shù)
展開 CFD2000---性價比最高的通用流體分析工具
功能：
借助于強大的通用求解器STORM，CFD2000軟件整合了多種流動、傳熱、化學(xué)反應(yīng)模型，包括：
穩(wěn)態(tài)/非穩(wěn)態(tài)流動
不可壓縮氣體低速流/可壓縮氣體粘性流動包括亞音速，超音速和跨音速
層流/湍流
多孔介質(zhì)模型
多相流模型－拉格朗日粒子追蹤模型
粒子破碎
粒子合并
粒子蒸發(fā)/潛熱交換消融
自由液面
各種化學(xué)反應(yīng)模型傳熱模型，包括共扼(流體/固體)傳熱
輻射模型
火焰模擬
動網(wǎng)格模擬
剛體流固耦合
應(yīng)用領(lǐng)域：
包括航空航天、汽車、生物醫(yī)療、化工、電子、環(huán)境、火災(zāi)、海洋船舶、材料、能源動力等各工程行業(yè)；科研院所；高校。
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展開 DPM|02粒子追蹤設(shè)置
導(dǎo)讀：介紹DPM的Fluent設(shè)置細(xì)節(jié)，包括粒子追蹤的設(shè)置選項。
激活DPM
DPM模型激活有以下兩種方法
Interaction設(shè)置
當(dāng)離散相跟連續(xù)相發(fā)生相互作用時，激活 Interaction with Continuous Phase option選項
在DPM Iteration Interval option中，指定粒子追蹤頻率及離散相模型源的更新頻率
Tracking Parameters設(shè)置
Max. Number of Steps：用于當(dāng)粒子始終未離開流域時終止軌跡計算
Length Scale or Step Length Factor：用于設(shè)置每個控制體積內(nèi)積分的時間步長。當(dāng)Length Scale被定義時：，當(dāng)step length factor被定義時，（表示粒子穿越當(dāng)前網(wǎng)格所需估計時間
兩者的不同之處在于，step length factor允許Fluent根據(jù)粒子穿越網(wǎng)格所需的時間步數(shù)來計算時間步長
顆粒追蹤選項
穩(wěn)態(tài)粒子追蹤與穩(wěn)態(tài)流動
非定常粒子追蹤與穩(wěn)態(tài)流動
非定常流動中的非定常粒子追蹤，包括相同顆粒與連續(xù)相時間步長，不同顆粒與連續(xù)相時間步長
穩(wěn)態(tài)粒子追蹤與穩(wěn)態(tài)流動
粒子從注入點開始被追蹤，直至達到最終狀態(tài)或逃離
確保"Interaction with Continuous Phase"選項已啟用
指定DPM Iteration Interval以計算每個'N'連續(xù)相迭代時的粒子間相互作用，默認(rèn)迭代步數(shù)10
在Tracking Parameters下定義Max.
展開 
Moldex3D仿真分析之纖維、向量與粒子追蹤的顯示設(shè)置
在先前的版本中，繪圖設(shè)定可以調(diào)整特定對象（如探針、進澆點的箭頭符號）與文字的顯示大小；現(xiàn)在更加入了點尺寸的調(diào)整，用來改變粒子追蹤顯示的粒子大小，或是速度向量的端點大小。透過改善這些顯示設(shè)置功能，結(jié)果呈現(xiàn)更為清晰，也更貼近不同使用者的需求。
氣動仿真助推渦軸發(fā)動機型號研制全面加速
典型的包括粒子分離器沙石分離、發(fā)動機進氣結(jié)冰、吞水以及滑油潤滑系統(tǒng)內(nèi)部的空氣/滑油等多相流。動研所的研究經(jīng)驗表明：高保真或高精度的多相流仿真工作在加速設(shè)計方案迭代、改進和優(yōu)化結(jié)構(gòu)、確保試驗驗證的成功等方面作用巨大。
粒子分離器氣/固兩相流仿真
粒子分離器的主要功能是避免沙石被渦軸發(fā)動機吸入，以減少對發(fā)動機葉片的撞擊、磨蝕和對渦輪冷卻通道的堵塞，避免發(fā)動機性能的衰減和故障的發(fā)生，在渦軸發(fā)動機上被廣泛應(yīng)用。目前針對粒子分離器的穩(wěn)態(tài)三維流動問題，動研所通過采用基于拉格朗日粒子追蹤原理的仿真方法，開展了大量的氣固兩相耦合仿真，模擬了粒子分離器內(nèi)的分叉流動現(xiàn)象（如圖6所示），并結(jié)合試驗進行了沙石模型的修正，提高了仿真精度，其分離效率的仿真預(yù)測精度已在5%以內(nèi)，基本滿足了工程需要。在此基礎(chǔ)上，動研所已實現(xiàn)了粗沙分離效率不低于90%、細(xì)沙分離效率不低于80%、總壓損失小于2.5%的粒子分離器的研發(fā)與驗證，為渦軸發(fā)動機的安全運轉(zhuǎn)提供了切實保障。
圖6 粒子分離器內(nèi)部沙粒運動軌跡仿真
防/結(jié)冰設(shè)計的氣/液及液固相變仿真
結(jié)冰作為航空器上的常見現(xiàn)象，給飛行器的安全帶來了極大隱患。目前，防/結(jié)冰設(shè)計分析涉及兩相流、相變、傳熱傳質(zhì)過程，技術(shù)難度大；冰風(fēng)洞試驗成本高、周期長，給防冰系統(tǒng)設(shè)計及驗證造成了較大困難。動研所基于FLUENT軟件二次開發(fā)的防冰/結(jié)冰仿真分析軟件，能夠?qū)^冷水滴撞擊特性、防冰熱平衡以及靜止部件的結(jié)冰冰形進行較為準(zhǔn)確的模擬，如圖7所示，極大地提升了航空發(fā)動機防冰系統(tǒng)的設(shè)計能力。
展開 我在《柔性纖維的妖嬈運動》里，為slender and flexible纖維建立了模型，把纖維離散成一個個粒子，并在粒子之間建立了彈性或粘彈性的連接。為了研究纖維在流場中運動的問題，我們首先用歐拉法來研究流場，通過求解Navier-Stokes方程，得到流場中每一時刻每一位置的各個物理量。根據(jù)這些物理量，我們算出每個纖維粒子在這一時刻這一位置流場中所受的流體動力（hydrodynamic force),則可以算出每個纖維粒子的運動。假設(shè)一根纖維離散為100個粒子，算出每個粒子的運動，將每一時刻這些粒子的位置連接起來，就回復(fù)成一根纖維的運動軌跡了。所以說，我們是用拉格朗日方法在追蹤纖維的運動軌跡，同時還可以得到變形纖維的妖嬈模樣呢！
我在前一篇博文中說：“在某年某月某一天，兩個毫無關(guān)系的人，走到了同一個學(xué)校、同一個班級，并從此沒再分開。這其實是個很危險的旅程，如果一個人早一年，另一個人晚一年；又或許，如果一個人開始想去一個大學(xué)，卻在最后改變了主意。這樣，兩個人就失去了相識的初始條件和邊界條件，陪在他們身邊的，就會是另外的人了。”你們看出來了嗎？這里其實用的是拉格朗日方法，因為我是在追蹤人的軌跡。如果我和他不能在某一時空同時出現(xiàn)，那么我和他就不可能相遇、相愛、結(jié)為夫妻，因為他的軌跡和我是不同的。但是，即使在1987年9月1日，我沒有在中國紡織大學(xué)的紡織871班級里遇到他，那么我也可能遇見并愛上另一個男生，因為在這樣一個時空區(qū)域里，總會有人出現(xiàn)。這就是歐拉方法，我不去追蹤他，我只坐在我的時空里，靜靜等待屬于我的那個人。
也就是說，獲得愛情有兩種方法。一種是拉格朗日法，你拼命去追蹤你愛的人；另一種是歐拉法，你靜靜地坐在你的時空里，等待屬于你的那個人。
那么，哪種方法更能獲得幸福呢？
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