DPM模型的案例
多相流模型|DPM01基礎知識
當約等于1時，三種模型同樣都適用。
注意事項
DPM模型僅適用于低體積分數，當體積分數增大，則可以考慮DDPM（Dense Discrete Phase Model)- DPM模型可以跟許多燃燒模型共同使用
DPM、DDPM或群體分布模型（Populaiton balance Model）都可以計算顆粒的分布
十七、DPM模型參數設置詳解
同樣也可以通過求解輸運方程的方式對DPM模型進行求解。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">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</strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy91apGuzW6kq9K8YsyOIrsJiaia6KSMAds2wSR6iav2OdyZeGoLaZRnjXOu7UI7s4xhn6SjQic8RiaQasA/640?wx_fmt=png"></p><p> </p><p><strong style="background-color: rgb(0, 255, 0); color: rgb(0, 0, 0);">6.Numerics</strong></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">控制粒子跟蹤的數值方案以及熱量和質量方程</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">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。
展開 Fluent的DPM模型中5種顆粒類型，你懂選擇嗎 附FLUENT-DPM下載
當你設置好DPM模型的初始條件后，你需要指定顆粒的類型。依據手上仿真的工況，參考下面Fluent提供的5種顆粒類型，從而選擇合適你需要的顆粒類型。
在DPM模型中，提供了5種仿真類型。并不是所有顆粒類型都能選用的，有些顆粒類型需要配合其他模型一起打開才能選到的。
從上面DPM面板中看到，提供了下面5種顆粒類型：Massless, Inert, Droplet, Combusting和 Multicomponent。
1. Massless
Massless（無質量顆粒），一種離散元素，在連續流體中跟隨流動。由于它沒有質量，所以它和物理屬性沒有關聯，同樣，也不受力。但是，可以分配一種用戶定義定律（User-Defined Law）給它。
可選性：在Fluent任何模型中，慣性顆粒總是可選的。
2. Inert
Inert（慣性顆粒），一種離散相類型，例如顆粒、液滴或氣泡，服從力平衡，以及受到加熱／冷卻影響（由定律1確定）。
可選性：在FLUENT任何模型中，慣性顆粒總是可選的。
3. Droplet
Droplet（液滴顆粒），是一種存在于連續相氣流中的液體顆粒。它服從力的平衡并受到加熱／冷卻的影響（由定律1 確定）。此外，他還由定律2 和3 確定自身的蒸發與沸騰。
可選性：只有傳熱選項被激活并且至少兩種化學組份在計算中是被激活的，或者已經選擇了非預混燃燒或部分預混燃燒模型，液滴類型才是可選的。當選擇了液滴類型之后，用戶應該使用理想氣體定律來定義氣相密度。
4. Combusting
Combusting（燃燒顆粒），是一種固體顆粒，它遵從力平衡通過由定律1 所確定的加熱冷卻過程、由定律4 所確定的揮發份析出過程以及由定律5 所確定的異相表面反應機制。
展開 Fluent仿真實例 – DPM模型仿真噴淋水滴在熱空氣管道中蒸發
8、加入DPM計算水蒸發
8.1 打開DPM模型。
8.2 修改松弛因子。
8.3 取消所有殘差收斂監控。
8.4 輸入迭代步數1500，計算完畢后保存case和data文件。
9、后處理
9.1 在文本輸入框中輸入report>dpm-summary，統計dpm顆粒的情況，可以看到，所有的水滴都已經蒸發。
9.2 顯示噴射點0和1兩處水顆粒的直徑變化圖。
9.3 顯示X=0平面的溫度變化云圖。
9.4 顯示水蒸氣的質量分數分布云圖。
來源：流體與熱控大本營
作者：曾社銓
十六、DPM模型-顆粒流動
顆粒流動問題是很多同學目前正在研究的問題，這類問題一般來說都比較復雜，Fluent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的復雜性，本文只對Fluent中DPM的操作進行一些簡單的設置，一些設置的具體依據，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點的運動作為研究對象，觀察這一質點在流場中由一點移動到另一點時，其運動參數的變化規律；歐拉法以某一流場區域作為研究對象，研究各時刻質點在流場中的變化規律。
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，最后經OUTLET流出。
3 導入網格
使用Workbench打開工程文件，文件在本文末尾鏈接資源內。
4 Scale網格尺寸
Scale修改網格尺寸。如圖所示。
確保計算域尺寸是我們所需要的。
展開 十八、DPM模型案例（二）
關于DPM模型的設置，文章十六給出了一個簡單的案例，文章十七介紹了DPM離散相界面的設置，本文通過一個案例來介紹DPM模型中Injection界面的設置，主要是顆粒粒徑分布的設置。
1 概念介紹
DPM適用條件：DPM模型只適用于顆粒相體積分數小于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
本例的模型為反應器，如圖所示。模型有一個進口和一個出口，含顆粒物的空氣從進口流入計算域內，在反應器中進行混合后，最后經OUTLET流出。
3 導入網格
使用Workbench打開工程文件，文件在本文末尾鏈接資源內。
4 Scale網格尺寸
Scale修改網格尺寸。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-3.85~2m，y方向-2.5~3m，z方向0~2m
5 設置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時選擇穩態模擬，由于顆粒密度較大，考慮顆粒重力，設置重力方向：y負方向9.81m/s2。
6 設置計算模型
本例空氣進口流速較大為15m/s，因此湍流模型選擇為Realizable k-e湍流模型，標準壁面函數。
Realizable k-e湍流模型可以在雷諾應力上保持與真實湍流一致，能夠更加精確的模擬平面和圓形射流的擴散速度。
展開 Fluent VOF to DPM完整霧化模型 ￥3
因為在連續相液體變成霧滴之前，我們可以用網格來捕捉液體界面，這就是VOF方法；而霧化后，會形成大量的微小粒徑的霧滴，這些霧滴粒徑非常小，甚至達到微米級別，我們不能用更小尺寸的網格來捕捉霧滴，即使能捕捉，也需要巨大的網格量才可以，所以只能利用DPM離散相模型來表述霧滴。這樣霧化過程仿真就要通過兩種方法VOF+DPM來實現，在以前這兩種方法是割裂開來的，Fluent19.0版本，增加了一個轉換模型，使我們可以完整的實現霧化全過程模擬，得到如下圖所示的效果：
VOF to DPM完整霧化圖
展開 某廠1#脫硫塔頂部二級除霧器上煙囪開槽進行排水效率模擬 ￥15
<p class="ql-align-center"><br></p><p>1、 <strong>模擬說明及三維模型</strong></p><p>本次模擬對象為某廠1#脫硫塔頂部二級除霧器（<span style="color: rgb(64, 64, 64);">二級</span><span style="color: rgb(25, 27, 31);">除霧器</span><span style="color: rgb(64, 64, 64);">可捕集更小的液滴（如直徑＜20μm的微滴），降低煙氣攜帶的游離水分，避免下游設備腐蝕或煙囪“石膏雨”現象</span>），經現場反應，本除霧器使用效果良好，各項污染物排放指標均能滿足合同要求，但監測驗收時，由于環保局監測設備未能及時更新換代，在除霧器上方測樣時，測孔處有水滴飛濺而出，且有部分水流由測孔流出，導致難以獲得準確的監測數據；現提出如下解決方案：在監測點上下加導流槽，將部分水流收集，以避免或減少監測時檢測孔的大量出水，并通過CFD-DPM模型計算導水槽收集的水量，判斷其方案是否可行。</p><p>監測點附近的水量主要分為3部分：（1）旋流煙氣中自帶的液滴；（2）監測位置下方筒壁上凝結的部分水膜，被高速氣流吹起并再次隨旋流煙氣上升的一部分水；（3）監測位置上方筒壁上凝結的部分水膜，在重力作用下，沿筒壁向下流動的一部分水。采用DPM模型計算時，只考慮（1）中所述液滴，其在離心力的作用下，被甩至導水口及導水槽進而被收集。</p><h4>排水槽位置與數量</h4><ul><li>位置：必須位于旋流器下游煙氣旋流液滴被甩向壁面后、液膜匯集路徑的下方。通常通過流場模擬確定液膜最集中、最穩定的區域。</li><li>數量：不宜過多或過少。通常根據煙囪周長，設置4-8個均勻分布的排水槽，確保能從整個圓周有效收集液體。
展開 積鼎科技攜手濰柴動力的噴嘴霧化模擬項目榮獲2024年數字仿真卓越應用獎
通常霧化噴嘴流體仿真涉及到多個技術難點，包括模型準確性、多相流模擬的復雜性、實驗數據的缺乏、參數敏感性等。主流商軟中有專門的VOF to DPM模型，但是該模型計算量巨大，并且破碎機理很難把控，模型精確度調試十分困難，實際應用性不強。積鼎科技與濰柴動力團隊通過深入研發，基于自主研發的CFD軟件VirtualFlow，成功開發了工程霧化模型及其內流場仿真銜接模塊，實現了噴嘴霧化仿真全流程的打通，打破了傳統模型之間的壁壘，達到了比VOF to DPM模型更為精準且高效的仿真效果，從而提高噴嘴設計水平，優化尾氣處理效果，推動相關技術發展。</p><p><br></p><p><strong>項目亮點</strong></p><ul><li><strong>自主可控高精度工程霧化模型開發。</strong>與主流商軟中的VOF to DPM模型相比，本項目開發的模型在預測精度和計算效率上均有顯著提升。</li><li><strong>Level Set界面流仿真錐角精準預測仿真 。</strong>該技術在處理復雜界面變化時具有顯著優勢，能夠精準模擬出離心噴嘴在出口處空心錐角的形成動態行為，從而提高仿真結果的穩定性和可靠性。</li><li><strong>高效并行架構。</strong>該架構能夠充分利用CPU和GPU的并行處理能力，實現計算性能的顯著提升，極大地縮短了仿真周期。</li></ul><p><br></p><p>積鼎科技自2008年成立以來，一直專注于自主知識產權的流體仿真軟件研發和技術服務。公司自主研發的通用型及行業專用型流體仿真軟件，為工業多個領域提供了一站式的流體仿真解決方案。作為一家國家級高新技術企業，積鼎將繼續攜手合作伙伴，不斷推動技術創新，為用戶提供更加高效、精準的仿真解決方案。
展開 一種粉塵顆粒沉降室，在混冷風、噴冷卻水的作用下，沉降效率大小模擬分析 ￥20
1、 模型簡介及計算參數
本次模擬對象為微硅粉沉降室，微硅粉粒子的沉降效率，進口管道和沉降室內冷氣及冷卻水液滴的混合分布狀態，三維模型見圖1。
沉降室設計要點：（1）沉降室尺寸長度（L）與高度（H）：
u: 氣流水平速度（通常0.3~1 m/s，防湍流）。確保顆粒在沉降室內有足夠時間沉降：
(2) 氣流分布進口設計：采用漸擴管（擴張角≤15°）或導流板，避免直接沖擊沉降區。均流裝置：增設多孔板或格柵，使斷面速度偏差≤20%。
（3）氣流速度（u）：上限：防止已沉降顆粒再飛揚（通常 umax≤1m/s），下限：避免設備體積過大（經濟性權衡）。
（4）溫度影響：高溫氣體需修正黏度μ（如200℃空氣黏度比常溫高23%），降低 vs
圖1 三維模型
計算參數如下：標況下煙氣風量為240000m3/h，溫度800℃，工況風量為943296m3/h，煙氣進口管道風速為16.3m/s；各冷風主管風量為15000m3/h，冷風主管風速為16.93m/s；粉塵濃度為8g/Nm3，其中70%微硅粉粒徑為0.3μm，粉塵容重為200kg/m3。流體密度為0.4043kg/m3；冷卻水用量為3t/h，采用DPM模型計算冷卻水液滴分布狀態，冷卻水噴嘴模型進行簡化，選solid-cone，擴散角55°，噴槍示意如圖2所示。
CFD模擬：檢查氣流均勻性（速度云圖）和顆粒軌跡（DPM模型）。
經驗公式對比：如L/H 比值通常取3~5（粗顆粒）或5~10（細顆粒）
圖2 噴嘴噴水方向示意圖
展開 【多相流】VOF模型概述（5）
VOF模型可以通過求解單一的動量方程并跟蹤區域內每個流體的體積分數來模擬兩種或兩種以上的非混溶流體。典型的應用包括射流破裂的預測、大氣泡在液體中的運動、潰壩后液體的運動，以及任何氣-液界面的穩態或瞬態跟蹤。
1 VOF模型的局限性
Fluent中的VOF模型有以下限制:
必須使用壓力基求解器，VOF模型不能用于密度基求解器；
所有的控制體積必須充滿單個流體相或相的組合，VOF模型不考慮沒有任何類型流體存在的空隙區域；
只有一種相可以被定義為可壓縮的理想氣體，在用戶自定義函數使用可壓縮流體沒有限制；
當使用VOF模型時，不能模擬沿流向周期性的流量(指定的質量流量或指定的壓降)；
二階隱式時步公式不能用于顯式VOF格式；
當DPM模型結合VOF模型跟蹤粒子時，無法選擇共享內存方法(離散相模型并行處理)，(注意，使用消息傳遞或混合方法可以使所有多相流模型與DPM模型兼容。)
在多面體網格上不能使用耦合的VOF模型；
VOF模型與非預混、部分預混和預混燃燒模型不兼容。
2 穩態和瞬態VOF計算
VOF在Fluent中通常用于瞬態計算，但如果你只關心穩態解，它是可以進行穩態計算的。只有當解不受初始條件的影響，且各相有明顯的流入邊界時，穩態VOF計算才有意義。例如，由于旋轉杯內自由表面的形狀取決于流體的初始水平，這樣的問題必須用隨時間變化的公式來解決。另一方面，在有單獨進氣的頂部有空氣區域的通道中，水的流動可以用穩態公式求解。
VOF模型依賴于兩個或兩個以上的流體(或相)不相互滲透的事實。對于添加到模型中的每個額外的相，將引入一個變量:計算單元中該相的體積分數。在每個控制體中，所有相的體積分數之和為一。
展開 
如何利用自適應網格加速Fluent仿真
流體體積（VOF）到離散相模型（DPM）混合多相模型與動態網格自適應結合使用。VOF模型跟蹤液氣界面，而DPM是一個單獨的解算器，用于跟蹤懸浮在歐拉相中的離散粒子。?
該VOF-to-DPM模型的核心是一種算法，該算法尋找從噴霧主體分離的液體團塊，然后將其轉換為點質量，以便進一步跟蹤。這種方法使我們能夠不跟蹤較小液滴的界面，并減少了對非常精細網格的需要。
該混合模型的第二個重要部分是動態網格細化和粗化。使用精細網格跟蹤界面區域，一旦確定要傳輸到DPM模型的blob，則會對局部網格進行粗化，以保持單元數量可控。
視頻3.mp4
展開 【多相流】mixture模型-連續、動量和能量方程（10）
關注公眾號：“CFD流”
1 mixture模型概述
Mixture模型是一種簡化的歐拉多相流模型，它有非常廣泛的應用。它可以用來模擬相以不同的速度運動的多相流，但假設在較短的空間尺度上是局部平衡的。該模型還可用于具有很強耦合作用和相運動速度相同的均相多相流模型，并可用于計算非牛頓流體粘度。Mixture模型可以通過求解混合物的動量、連續和能量方程、次相的體積分數方程和相對速度的代數表達式來模擬n相(流體或顆粒)的多相流。典型的應用包括：沉降、旋風分離器、低載荷的顆粒流和低體積分數的氣泡流。
在一些情況下，混合模型是歐拉多相流模型的一個很好的替代方法。當顆粒相分布較廣，或相間規律未知或其可靠性受到質疑時，完整的歐拉多相流模型可能不可行。這時一個簡化的模型，如mixture模型是一個不錯的選擇，它可以類似于完整的多相流模型那樣求解，但求解的變量比完整的多相流模型更少。mixture模型允許選擇顆粒相并計算顆粒相的所有屬性，這適用于液固流動。
Mixture模型的局限性
必須使用壓力基求解器。Mixture模型不適用于密度基求解器；
只有一種相可以被定義為可壓縮的理想氣體。但在用戶定義函數中使用可壓縮流體沒有限制；
在使用mixture模型時，不要以指定的質量流量對沿流向的周期性流動進行模擬；
不能用mixture模型模擬凝固和熔化；
Singhal等人的空化模型(可用于混合模型)與LES湍流模型不兼容；
不能將相關公式與MRF和mixture模型結合使；
Mixture模型不允許無粘性流動；
當DPM模型與mixture模型聯合跟蹤粒子時，無法選擇共享內存方法。(注意，使用消息傳遞或混合方法可以使所有多相流模型與DPM模型兼容。)
展開 如何利用自適應網格加速Fluent仿真
流體體積（VOF）到離散相模型（DPM）混合多相模型與動態網格自適應結合使用。VOF模型跟蹤液氣界面，而DPM是一個單獨的解算器，用于跟蹤懸浮在歐拉相中的離散粒子。?
該VOF-to-DPM模型的核心是一種算法，該算法尋找從噴霧主體分離的液體團塊，然后將其轉換為點質量，以便進一步跟蹤。這種方法使我們能夠不跟蹤較小液滴的界面，并減少了對非常精細網格的需要。
該混合模型的第二個重要部分是動態網格細化和粗化。使用精細網格跟蹤界面區域，一旦確定要傳輸到DPM模型的blob，則會對局部網格進行粗化，以保持單元數量可控。
展開 鍋爐SDS脫硫項目小蘇打粉末混合均勻性模擬 ￥20
并采用DPM模型對流化的小蘇打粉末進行模擬分析，粒子入射方式為進口端面法向均勻入射。</p><p class="ql-align-justify"><strong>設置過程：</strong>1、計算煙氣進口和噴槍進口的連續相流場，湍流realizable k-e模型；</p><p class="ql-align-justify"> 2、打開重力，設置DPM模型，雙向耦合，勾選Interaction表示雙向耦合，顆粒與流體存在動量交換，DPM不考慮顆粒碰撞，不考慮顆粒所占體積。設置時間步長。</p><p> 3、設置噴射點（噴嘴類型選擇面入射）</p><p>4、 <strong>計算結果及分析</strong></p><p class="ql-align-justify">4.1原始狀態</p><p class="ql-align-justify">在原始狀態下，管道中含硫煙氣的運動狀態及小蘇打噴入管道后的擴散狀態如下：</p><p class="ql-align-center"><br></p><p><br></p><p><br></p>
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