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19．离散相模型 本章介绍FLUENT 中可供选择的拉格朗日离散相模型及其使用方法。 本章内容的组织如下： ??19.1 离散相模型概述与应用范围 ??19.2 离散相的轨道计算 ??19.3 传热与传质的计算 ??19.4 射流（雾化）模型 ??19.5 连续相与离散相的相间耦合 ??19.6 离散相模型的使用方法概述 ??19.7 离散相模型的选择 ??19.8 非稳态颗粒的计算 ??19.9 离散相的初始条件设定 ??19.10 离散相的边界条件设定 ??19.11 离散相的介质属性设定 ??19.12 离散相的计算过程 ??19.13 离散相的后处理 19.1 离散相模型概览与其应用范围 ??19.1.1 简介 ??19.1.2 湍流中的颗粒处理方法 ??19.1.3 应用范围 ??19.1.4 离散相模型的求解过程概述 19.1.1 简介 除了求解连续相的输运方程，FLUENT 也可以在拉氏坐标下模拟流场中离散的第二相。由球形颗粒（代表液滴或气泡）构成的第二相分布在连续相中。FLUENT 可以计算这些颗粒的轨道以及由颗粒引起的热量/质量传递。相间耦合以及耦合结果对离散相轨道、连续相流动的影响均可考虑进去。 FLUENT 提供的离散相模型选择如下： ??对稳态与非稳态流动，可以应用拉氏公式考虑离散相的惯性、曳力、重力 ??预报连续相中，由于湍流涡旋的作用而对颗粒造成的影响 ??离散相的加热/冷却 ??液滴的蒸发与沸腾 ??颗粒燃烧模型，包括挥发份析出以及焦炭燃烧模型（因而可以模拟煤粉燃烧） ??连续相与离散相间的耦合 ??液滴的迸裂与合并 应用这些模型，FLUENT 可以模拟各种涉及离散相的问题，诸如：颗粒分离与分级、喷雾干燥、气溶胶扩散过程、液体中气泡的搅浑、液体燃料的燃烧以及煤粉燃烧。19.2-19.5 介绍离散相计算中所用到的物理方程；设定、求解和后处理在19.6-19.13 中介绍。 19.1.2 湍流中的颗粒 随机轨道模型或颗粒群模型（19.2.2）可考虑颗粒湍流扩散的影响。在随机轨道模型中，通过应用随机方法（19.2.2）来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响。而颗粒群模型则是跟踪由统计平均决定的一个“平均”轨道（19.2.2）。颗粒群中的颗粒浓度分布假设服从高斯概率分布函数（PDF）。两种模型中，颗粒对连续相湍流的生成与耗???均没有直接影响。 19.1.3 应用范围 颗粒体积分数的适用范围 FLUENT 中的离散相模型假定第二相（分散相）非常稀薄，因而颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响均未加以考虑。这种假定意味着分散相的体积分数必然很低，一般说来要小于10-12%。但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即用户可以模拟分散相质量流率等/大于连续相的流动。参阅第十八、二十章来确定具体多相 流问题中的适用模型。 模拟连续相中悬浮颗粒的限制 稳态拉氏离散相模型适用于具有确切定义的入口与出口边界条件问题，不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，这类问题经常出现在处理封闭体系中的悬浮颗粒过程中，包括：搅拌釜、混合器、流化床。但是，非稳态颗粒离散相模型可以处理此类问题。参阅第十八、二十章来确定具体多相流问题中的适用模型。 在FLUENT 的其它模型中应用离散相模型的限制 一旦使用了离散相模型，下面的模型将不能使用： ??选择了离散相模型后，不能再使用周期性边界条件（无论是质量流率还是压差边界条件） ??可调整时间步长方法不能与离散相模型同时使用 ??预混燃烧模型中只能使用非反应颗粒模型 ??同时选择了多参考坐标系与离散相颗粒模型时，在缺省情况下，颗粒轨道的显示失却了其原有意义；同样，相间耦合计算是没有意义的。 在多参考坐标系下跟踪颗粒以及计算相间耦合的解决办法是选择基于流体的绝对速度而不是相对速度。相应的调整如下：在文本命令窗口下define/models/dpm/tracking/track-in- absolute-frame。应该指出的是，在基于绝对速度跟踪颗粒时，可能引起不合理的颗粒-壁面相互作用。 颗粒的喷入速度（在Set Injection Properties 面板里设定）是基于参考坐标而定义的，因而，颗粒的跟踪也是基于这个设定的坐标。缺省情况下，颗粒的喷入速度是基于当地坐标系。如果你激活了track-in-absolute-frame 选项，那么，其喷入速度将会是基于绝对坐标系定义的速度。 19.1.4 离散相模型的求解过程概述 在FLUENT 模型中，你可以通过定义颗粒的初始位置、速度、尺寸以及每个（种）颗粒的温度来使用此模型。依据对颗粒物理属性的定义而确定的颗粒初始条件可以用来初始化颗粒的轨道和传热／质计算。当颗粒穿过流体运动时，颗粒的轨道以及传热量、传质量可通过当地流体作用于