第19章 离散相模型

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散均没有直接影响。 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颗粒上的各种平衡作用力、对流／辐射引起的热量／质量传递来进行计算。可通过图形化界面或文本界面输出计算出的颗粒轨道以及相应的传热／质量。

既可以通过在一个固定的流场中（非耦合方法）来预测离散相的分布，也可以在考虑离散相对连续相有影响的流场（相间耦合方法）中考察颗粒的分布。相间耦合计算中，离散相的存在影响了连续相的流场，而连续相的流场反过来又影响了离散相的分布。可以交替计算连续相和离散相直到两相的计算结果都达到收敛标准。细节请参阅19.5。 稳态问题的求解步骤

稳态离散相问题的设定、求解的一般过程如下： 1 求解连续相流场

2 创建离散相喷射源(射流源) 3 求解耦合流动（如果希望计算的话） 4 用PLOT 或REPORT 图形界面来跟踪离散相 非稳态问题的求解步骤

非稳态离散相问题的设定、求解的一般过程如下： 1 创建离散相喷射入口 2 初始化流场

3 设定求解的时间步长和时间步数。在每个时间步，颗粒的位置将得到更新。如果求解问题是非耦合流动，那么，颗粒的位置在每个时间步计算完成之后得到更新的；如果是耦合流动，那么，颗粒的位置在每个时间步内的相间耦合迭代计算过程中都会得到更新。 19.2 轨道的计算

19.2.1 颗粒运动方程 19.2.2 颗粒湍流扩散 19.2.3 颗粒磨蚀与沉积 19.2.1 颗粒运动方程 颗粒的力平衡

FLUENT 中通过积分拉氏坐标系下的颗粒作用力微分方程来求解离散相颗粒（液滴或气泡）的轨道。颗粒的作用力平衡方程（颗粒惯性＝作用在颗粒上的各种力）在笛卡尔坐标系下的形式（ｘ方向）为：

dupdt?FD(u?up)?gx(?p??)?p?Fx （19.2.1）

其中(FD(u?up) )为颗粒的单位质量曳力，其中其中，FD?18?CDRe （19.2.2） 224?pdpu 为流体相速度，up 为颗粒速度，?为流体动力粘度，?为流体密度，?p为颗粒密度（骨架密度），dp为颗粒直径， Re 为相对雷诺数

（颗粒雷诺数），其定义为：Re??dpup?u?（19.2.3）

曳力系数CD可采用如下的表达式：CD?a1?a2a3（19.2.4） ?ReRe对于球形颗粒，在一定的雷诺数范围内，上式中的a1,a2,a3 为常数［ Morsi and Alexander [ 163]］。D C 也可采用如下的表达式：

19.5 离散相与连续相间的耦合

当计算颗粒的轨道时，FLUENT 跟踪计算颗粒沿轨道的热量、质量、动量的得到与损失，这些物理量可作用于随后的连续相的计算中去。于是，在连续相影响离散相的同时，用户也可以考虑离散相对连续相的作用。交替求解离散相与连续相的控制方程，直到二者均收敛（二者计算解不再变化）为止，这样，就实现了双向耦合计算。图19.5.1 示意了两相之间的热量、质量与动量间的交换。

19.6 离散相模型使用概述

下面简要叙述涉及到离散相的设定、计算步骤。细节请参阅19.7-19.13。这里只介绍涉及到离散相模型的相关步骤。若要了解与离散相耦合计算时所涉及到的其它模型中所要求的输入信息，请参阅与那些模型相关的部分。

1 按19.7 节所叙述的方法激活任一与离散相相关的模型。

2 若使用非稳态颗粒跟踪模型，请按19.8 节所叙述的方法定义非稳态参数 3 按19.9 节所叙述的方法设定初始条件 4 按19.10 节所叙述的方法设定边界条件 5 按19.11 节所叙述的方法设定介质属性 6 按19.8 节所叙述的方法查看结果 19.7 离散相模型选项

这一节介绍FLUENT 中可选的离散相模型的使用方法。在离散相面板（Discrete Phase Model）里可激活下述的所有选项。 Define →Models →Discrete Phase...

图表 19.7. 9 离散相模型面板

19.7.1 考虑颗粒热辐射

如果要考虑颗粒的热辐射效应（方程11.3-20），用户必须在离散相模型面板里激活颗粒辐射选项（Particle Radiation Interaction）。用户还必须如19.11.2 节所述的方法设定颗粒属性的其它性质（发射率、散射率）。只有选择了P ?1 模型或离散发射模型时才具有此选项。 19.7.2 考虑颗粒的热泳力

如果要考虑颗粒的热泳力（方程19.2-14），用户必须在离散相模型面板里激活颗粒辐射选项（Particle Radiation Interaction）。用户还必须如19.11.2 节所述的方法设定颗粒的热泳力系数

缺省情况下, 颗粒的传热\\ 传质方程使用分离求解算法求解。若用户激活了CoupledHeat-Mass Solution 选项，FLUENT 将用一个具有误差精度控制的刚性耦合的ODE（常微分方程）求解器来求解这些方程组。这样就提高了计算精度，但代价是增加了计算量。 19.7.4 考虑颗粒的布朗运动

对于层流中的亚观粒子，用户可能希望考虑布朗运动（细节请参阅19.2.1）对颗粒轨道的影响。若希望如此，在离散相模型面板（Discrete Phase Model panel.）里激活布朗运动选项（Brownian Motion）即可3。当考虑布朗运动时，用户最好在Drag Parameters 属性框里的下拉框Drag Law 中选择Stokes-Cunningham 曳力定律选项。 19.7.5 考虑颗粒的Saffman 升力

对于亚观粒子，用户也可以模拟由于剪切力所带来的升力（Saffman 升力，细节请参阅19.2.1）对颗粒轨道的影响。若希望如此，请在Discrete Phase Model panel 面板中激活Saffman LiftForce 选项。 19.7.6 监视颗粒在壁面的磨蚀／沉积

可以监视颗粒所引起的壁面磨蚀／沉积速率。选择了两相间的耦合后（即激活了Interaction with Continuous Phase 选项），就可以在Discrete

Phase Model panel 激活该选项以计算磨蚀／沉积速率。一旦激活Erosion/Accretion 选项后，当颗粒轨道在更新过程中，就可以计算颗粒在壁面的磨蚀／沉积速率。对每个壁面区域，用户需要在壁面边界条件面板中（细节请参阅19.10.2）设定侵入角（Impact Angle Function，方程19.2-62 中的f ?a ?）、直径函数（方程19.2-62 总的C??? d?p?）、速度指数函数（方程19.2-62 中b?v?的）。 19.7.7 颗粒曳力的选项

在Drag Parameters 属性框中的Drag Law 下拉框中可以选择五种颗粒曳力定律。其中，spherical, non-spherical, Stokes-Cunningham, 以及 high-Mach-number 曳力定律（细节请参阅19.2.1）总是可选的，但dynamic-drag 定律（细节请参阅19.4.4）只有在用户计算非稳态颗粒跟踪时选择了某种液滴破碎模型之后才是可选的。请参阅19.8.2 以获得详细的液滴破碎模型说明。

若选择了spherical 、high-Mach-number 或dynamic-drag 定律，那么，就不需要用户再提供其他的输入项。若选择了nonspherical 定律，用户还得设定颗粒形状系数（ Shape Factor，方程19.2-7 中的Ф）。若选择了Cunningham 定律，用户需要设定卡宁修正系数（Cunningham Correction factor 方程19.2-9 中的C c ）。 19.7.8 用户定义函数

用户可以使用用户定义函数来定制离散相模型，在这些函数中可以考虑附加的体力项、修订的相间交换项（作为源项）、沿着颗粒轨道计算或积分某一标量值、计算非标准磨蚀速率。 关于用户定义函数请参阅单独的UDF Manual 文档。

Discrete Phase Model panel 面板中，在用户定义函数属性框（User-Defined Functions）中，列出了Body Force, Source, 和 Scalar Update 三个下拉框。若在Options 属性框中激活了Erosion/Accretion 选项，那么，User-Defined Functions 下将会出现一个Erosion/Accretion.下拉框。这些下拉框表示在FLUENT 中有那些用户定义函数是可选的，以让用户来自己定制离散相模型。（即在离散性模型方程中只有在下拉框中出现的那些项才是可修改的） 19.8 非稳态颗粒跟踪

这一节介绍离散相模型中非稳态颗粒跟踪问题。需要注意的是，在非稳态离散相计算中，用户不能使用可调整时间步长算法。 19.8.1 非稳态颗粒跟踪的输入

对于瞬态流动模拟，颗粒轨道的计算可以先于流体流动计算。若用户在Discrete Phase Modelpanel 面板中的Unsteady Parameters 属性框中激活了Unsteady Tracking 选项，particles will be advanced by the flow time step each time the flow solution is advanced in time。在瞬态流动中也可以考虑相间耦合计算。在每一个迭代时间步长内，依据在Number Of Continuous PhaseIterations Per DPM Iteration 设定的迭代步数进行颗粒轨道的迭代计算。

！！当选择了显式耦合求解器时，在时间推进上将使用显式格式进行耦合计算，此时，在每个时间步，颗粒计算先于流体计算，并且是在每个时间步的开始进行计算。

对于每个喷入口，需要在Set Injection Properties panel.面板里设定额外的输入。用户必须在Point Properties 属性框中设定喷入的Start Time 与Start Time。若把起始与结束时间均设为零，就意味着颗粒仅在计算的开始时刻（t＝0）喷入流场。在瞬态计算过程中，改变喷入口的设定，并不会影响到已被释放到流场中的颗粒的状态。在瞬态计算的任一时刻，用户可以通过“清零”（在Discrete Phase Model panel.点击Clear Particles 按钮）把当前存在于流场中的所有颗粒全部去除。

在非稳态计算中，若用户希望存储颗粒的历史，可以用File/Write/Start Particle History...菜单项来设定存储颗粒历史数据的文件名。 File →Write →Start Particle History...

这样，在计算过程中，FLUENT 将记录每个颗粒在时间步的位置、速度以及其他信息数据。要关闭颗粒历史存储选项，依次选择File/Write/Stop Particle History 菜单项。

File →Write →Stop Particle History 19.8.2 射流雾化选项

当用户激活了非稳态颗粒跟踪选项后，Discrete Phase Model 将会扩展，出现与射流雾化相关的选项。 模拟射流雾滴破碎

为了激活雾滴破碎模型，需要在Spray Models 下激活Droplet Breakup 选项，然后选择一种期望的模型（TAB 或波动模型）。关于两种模型的细节请参阅19.4.3。

对于TAB 模型，用户需要在y0 文本框中设定y0 （方程19.4-51 中的初始时刻的液滴变形值）的值。

对于波动模型，用户需要在C 0, C 1 文本框中设定C 0, C 1的值（方程19.4-72 中速度势函数与流函数的积分常数）。一般说来，用户不必修改B0 （方程19.4-80 中的模型常数）的数值，其缺省值0.61 几乎适用于各种情况。

需要注意的是，在使用某种射流雾化模型之后，用户可以使用动态曳力模型。请参阅19.7.7以了解如何选择曳力定律的信息。 模拟液滴合并

为了考虑液滴合并（细节请参阅19.4.2）的影响，请在Spray Models 下激活Droplet Collision选项。此种情况下，不需要其他的用户输入。

19.9 离散相的初始条件设定

??19.9.1 初始条件设定概述Overview of Initial Conditions ??19.9.2 射流源类型Injection Types ??19.9.3 颗粒类型Particle Types

??19.9.4 创建、复制、删除、列出射流源Creating, Copying, Deleting, and Listing Injections ??19.9.5 定义射流源属性Defining Injection Properties

??19.9.6 单射流源的点属性设定Point Properties for Single Injections ??19.9.7 组射流源的点属性设定Point Properties for Group Injections ??19.9.8 圆锥射流源的点属性设定Point Properties for Cone Injections ??19.9.9 面射流源的点属性设定Point Properties for Surface Injections

??19.9.10 平口雾化喷嘴的点属性设定Point Properties for Plain-Orifice Atomizer Injections ??19.9.11 压力－旋流雾化喷嘴的点属性设定Point Properties for Pressure-Swirl Atomizer Injections ??19.9.12 空气辅助雾化喷嘴的点属性设定Point Properties for Air-Blast/Air-Assist Atomizer Injections ??19.9.13 平板扇叶雾化喷嘴的点属性设定Point Properties for Flat-Fan Atomizer Injections ??19.9.14 气泡雾化喷嘴的点属性设定Point Properties for Effervescent Atomizer Injections ??19.9.15 模拟颗粒湍流扩散Modeling Turbulent Dispersion of Particles ??19.9.16 定制颗粒定律Custom Particle Laws

??19.9.17 对多于一个射流源的共同属性的设定Defining Properties Common to More Than One Injection 19.9.1 初始条件设定概述Overview of Initial Conditions

在FLUENT 中的离散相计算中，用户的主要输入项是初始条件项。初始条件定义了离散相每组颗粒流的起始位置、速度、及其他各种参数。这些初始条件构成了决定每个颗粒的瞬时状态值的颗粒因变量的初值。

??颗粒位置（x, y, z 坐标）

??颗粒速度（u,v,w）。在三维情况下，可以用速度模和喷射锥角来定义初始速度（细节请参阅19.9.8）.对运动坐标系，应该设定相对速度 ??颗粒直径d p ??颗粒温度Tp

?p（只有考虑相间耦合时才是必须要设定的） ??沿着每个颗粒。／液滴轨道的颗粒流的质量流率m??其他的用于射流源处的各种参数（如果选择了某种雾化模型，请参阅19.4.1）

！！当选择了某种雾化模型之后，由于液膜及线状液膜破碎的复杂性，用户不必设定液滴的初始直径、速度以及位置。此时，用户设定不是初始条件，而是雾化模型中全局参数。

当颗粒沿着其轨道运动时，这些变量通过运动方程（19.2 节）、传热／传质方程（19.3 节）而得到更新。只要计算机有足够的内存，用户可以对离散相的颗粒／液滴设定任意多的不同初始条件。（即颗粒数目设定没有程序上的限制） 19.9.2 射流源类型

只要创建一个射流源（injection），并且对其设定了各种属性，用户就可以对颗粒／液滴定义初始条件。FLUENT 提供了10 种类型的射流源：

??单点射流源single ??组射流源group

??锥形射流源（仅适用于三维情况）cone (only in 3D) ??面射流源surface

??平口雾化喷嘴plain-orifice atomizer ??压力－旋流雾化喷嘴pressure-swirl atomizer ??平板扇叶flat-fan atomizer ??空气辅助雾化air-blast atomizer ??气泡雾化喷嘴effervescent atomizer ??从文件中读取射流源数据read from a file

对每种非雾化喷嘴类型的射流源，用户必须设定19.9.1 节所介绍的每种初始条件、具有这些初始条件的颗粒类型以及任何与所选颗粒类型相关的参数。

若仅希望对每种初始条件设定单值，用户应该创建单点射流源（如图19.9.1 所示）；若希望对初始条件设定为一个范围（即一个尺寸范围或初始位置范围），应该创建一个组射流源（如图19.9.2 所示）；若定义一个三维情况下的中空锥形射流源，应创建一个锥形射流源（如图19.9.3 所示）；若想在一个面（既可以是区域面（zone surface）也可以是在Surface 菜单中定义的表面）上抛撒颗粒，应该创建一个面射流源（若用户创建了面射流源，颗粒流将在所设定面上的每个子面被抛撒出去）。在三维情况下，用户可以使Plane Surface 面板中的Bounded 和Sample Points 选项来创建一个关于颗粒的矩形网格射流源（这个网格仅对颗粒而言，不是流体计算用的网格，细节请参阅24.6 节）。

若上述的射流源类型不能表示出用户所需要设定的射流源，那么，也可以从外部文件中读取数据获得颗粒的初始条件（颗粒位置、速度、直

径以及质量流率）。这个文件应具有下列形式：（（x y z u v w 直径 温度 质量流率）名称）所有参数应使用国际单位制（SI）。第二个括号（里层括号）内的参数是必需的，但名称是可选的。

设定射流源所需的输入项的细节请参阅19.9.5 节。?

图表 10 单点颗粒流射流源 图表 11 具有初始空间分布的颗粒射流源 图表 12 定义了射流初始速度分布的射流源 19.9.3 颗粒类型

当设定一系列初始条件时（如19.9.5 节所述），用户还应该定义颗粒类型。可以使用的颗粒类型依赖于用户在Models 之类面板中已经设定好的物理模型类型。

??惯性颗粒（``inert''）是服从力平衡（方程19.2-1）以及受到加热／冷却影响（由定律1确定，请参阅19.3.2）的一种离散相类型（颗粒、液滴或气泡）。在FLUENT 任何模型中，惯性颗粒总是可选的。

??液滴（``droplet''）是一种存在于连续相气流中的液体颗粒。它服从力的平衡并受到加热／冷却的影响（由定律1 确定）。此外，他还由定律2 和3 确定自身的蒸发与沸腾（请参阅19.3.3、19.3.4）。只有传热选项被激活并且至少两种化学组份在计算中是被激活的，或者已经选择了非预混燃烧或部分预混燃烧模型，液滴类型才是可选的。当选择了液滴类型之后，用户应该使用理想气体定律来定义气相密度（在Materials panel,面板里，可参阅19.25 节）。

??燃烧（``combusting''）颗粒是一种固体颗粒，它遵从由方程19.2-1 所确定的受力平衡、由定律1 所确定的加热冷却过程、由定律4 所确定的挥发份析出过程（19.3.5 节）以及由定律5 所确定的异相表面反应机制（19.3.6 节）。最后，当颗粒的挥发份完全析出之后，非挥发份的运动、变化由定律6 所确定。在Set Injection Properties panel 面板中选定Wet Combustion 选项，用户可以在燃烧颗粒中包含有可蒸发物质。这样，颗粒的可蒸发物质可在挥发份开始析出之前，经历由定律2、3 所确定的蒸发与沸腾过程（ 19.3.3、19.3.4 节）。只有在模型中包含有热量的转移过程并且至少声明三种以上的化学组分或者使用了非预混燃烧模型，燃烧类型颗粒才是可选的。选定燃烧类型颗粒之后，用户不需使用理想气体定律来定义气相密度（在Materials panel 面板里）

19.9.4 创建、复制、删除、列出射流源（Creating, Copying, Deleting, and Listing Injections）

用户可以使用Injections panel 面板（图19.9.4）来建、复制、删除、列出射流源。 Define →Injections...

（也可以在Discrete Phase Model panel 面板中点击Injections...按钮来打开射流源面板。）

图表 13 射流源面板

创建射流源：

点击Create 按钮来创建一个射流源。然后，在射流源列表框中将会出现一个新的射流源，并且Set Injection Properties panel 面板自动打开以便用户设定射流源的各种属性（请参阅19.9.5 节）。 修改射流源：

在射流源列表框中选定想要进行修改的射流源，然后点击Set...按钮，就可以进行修改了。Set Injection Properties 面板会自动打开，用户就可以任意修改此射流源了。

若用户希望对两个以上的射流源设定某些相同的属性，那么，选中这些射流源，然后点击Set...按钮。Set Multiple Injection Properties 面板将会自动打开，已进行相同属性的设定。关于如何使用此面板清参阅19.9.17。

复制射流源：

选定某个业已存在的射流源，然后点击按钮，就可以进行射流源的复制。面板将会自动打开，出现一个新的射流源，它的属性与被复制的射流源的属性完全相同。在设定一个与原有射流源具有相同属性的新射流源时，这项功能作用较大。 删除射流源：

在射流源列表框中选定要被删除的射流源，点击Delete 按钮就可以了。 射流源信息显示：

选定某些射流源，点击List 按钮可以显示这些射流源的初始状态。信息显示在FLUENT 控制台里，对于每个已经定义的射流源，其信息的内容（均为国际单位制）如下：

??在NO 行下为颗粒流的标识号

??在TYP 行下为颗粒流类型（IN 为惯性颗粒、DR 为液滴、CP 为燃烧颗粒） ??在(X), (Y), (Z)行下为颗粒的三向坐标 ??在(U), (V), (W)行下维颗粒的三向速度 ??在(T)行下为颗粒温度 ??在(DIAM)行下为颗粒直径 ??在(MFLOW)行下为颗粒的质量流率 选定射流源的快捷方式：

FLUENT 提供一种以射流源名称进行匹配选定的快捷方式。在Injection Name Pattern 属性框中输入需要进行匹配的射流源名称，然后点击Match 以进行匹配选择。例如。若输入drop*，所有以drop 开头命名的射流源（例如drop-1, droplet）将会被自动选定。若在此之前，某些射流源已被选定，此时将会被弃选。若用户输入drop?，所有包含有drop，并且紧跟但个字符的射流源将会被选定（若在此之前已被选定，此时就被弃选）。

19.9.5 定义射流源属性

在创建射流源（使用面板，请参阅19.9.4 节）之后，用户可以使用Set Injection Properties panel面板（图19.9.5）来设定射流源的属性。（当用户创建新的射流源、或者是在选定某个射流源之后点击Set...按钮，这个面板就会自动弹出）

图表 14 射流源属性设定面板

设定某个射流源的过程如下：

1.若不想使用射流源的缺省名称，在Injection Name 区中输入新的名称即可。在定义很多射流源的时候，推荐使用这种方法，这样就可以方便的区分他们。当为射流源设定名称时，请记住19.9.4 节所介绍的快捷方式。

2. 在下拉列表框中选定射流源类型。19.9.2 节介绍了这十种射流源选项（( single, group,cone, surface , plain-orifice -atomizer, pressure -swirl-atomizer, air-blast-atomizer,flat-fan-atomizer, effervescent-atomizer, and file ）。需要注意的是，当用户选定了某种射流雾化模型之后，必须在Materials 面板中设定粘度和液滴表面张力。

！！当用户使用滑移或变形网格时，由于表面射流源与之不兼容，所以不能使用（surface injections）。

3. 若定义single 射流源，请跳过此步。对于group, cone 或任一种喷嘴类型（atomizer）射流源，请在相应的类型内设定颗粒流数目（Number of Particle Streams）。若定义表面射流源，请在Release From Surfaces 列表框中选择释放颗粒的表面。若从文件中读取射流源的信息，请在Set Injection Properties panel 面板底部点击File...按钮，然后在弹出的文件选择对话框中选定文件。文件中的参数必须使用国际单位制。

4. 在Particle Type 颗粒类型选项中选定Inert, Droplet, or Combusting，19.9.3 介绍了可选的颗粒类型。

5. 在Material 下拉列表中选定颗粒的介质。若用户是第一次创建此种类型颗粒，那么，颗粒介质可在数据库中预设的各种介质中任意设定；若已经创建有颗粒，那么，只有创建好的颗粒的介质是可选的。用户可以通过从数据库中直接复制或自己创建其他类型的颗粒介质（请参阅19.11.2 以及7.1.2）

6. 若定义了group or surface 射流源，并且不想使用缺省的颗粒直径的线性（适用于group类型）或均匀（适用于group 类型）插值方式，那么，可以在Diameter Distribution 下拉列表中选定rosin-rammler 或rosin-rammler-logarithmic 分布。19.9.7 节介绍了对于group 类型射流源颗粒直径分布的方法。

7. 若用户使用用户定义函数定制了自己的颗粒定律，那么，可以在Laws 属性框下激活Custom 选项，并且选定相关的定律（请参阅19.9.16） 8. 若颗粒类型为Inert，请跳过此步。若定义Droplet 颗粒，请在Evaporating Species（蒸发组分）下拉列表框下选定由蒸发与沸腾定律（定律2、3）确定的气相组分。若定义的是Combusting 燃烧类型颗粒，可在Devolatilizing Species 下拉列表框下选定由挥发份析出定律4 确定的气相组分，参与焦炭表面燃烧反应（定律5）的气相组分列于Oxidizing Species（氧化剂组分）列表中，有表面反应生成的气相组分则列于ProductSpecies（生成物组分）列表中。需要注意的是，对于选定的燃烧颗粒介质，如果燃烧模型为multiple-surface -reaction 多表面异相反应模型，那么，由于化学反应计量比在混合介质中已经被确定，所以Oxidizing Species 与Product Species 列表将变灰（不可选）。

9. 点击Point Properties 菜单条（缺省选项），然后设定射流源属性（位置、速度、颗粒直径、温度、若需要的话，还可设定颗粒质量流量以及其它的与喷嘴相关的参数），关于如何设置请参阅19.9.6～19.9.14。

10. 若流动为湍流并且希望考虑湍流对颗粒的影响，可点击Turbulent Dispersion 菜单项，激活Stochastic Model 或Cloud Model 选项，并设定相应的参数（请参阅19.9.15）。

11. 若燃烧颗粒包含有可蒸发成分，点击Wet Combustion 菜单项，选定Wet Combustion选项，然后在Liquid Material 下拉列表框中选定颗粒挥发分析出之前从颗粒蒸发（沸腾）出来的介质组分。也可以通过在Liquid Fraction 下输入数值来设定液体组分的体积分数。最后，在面板顶部的Evaporating Species 下拉列表中选定由蒸发、沸腾定律确定的气相组分。

12. 若希望使用用户定义函数来初始化射流源属性，可点击UDF 菜单项。在User-DefinedFunctions 下选定一个初始化函数来修改颗粒喷射进入流动区域时的射流源属性。这样，射流源的位置或属性可被设定为流动状况的函数。关于用户定义函数请参阅单独的UDF Manual 手册。 19.9.6 单射流源的点属性设定

对于单射流源，在Point Properties 下（在Set Injection Properties panel 面板中）可以对颗粒流设定如下的初始条件： ??位置：在X-, Y-, and Z-Position 文本框区可以设定射流的沿直角坐标的三向位置（在三维情况下才会有Z-Position 出现） ??速度：在X-, Y-, and Z- Velocity 文本框区可以设定射流初始速度沿直角坐标的三向分量（在三维情况下才会有Z- Velocity 出现） ??直径：在Diameter 区可设定喷射颗粒流的初始颗粒直径。

??温度：在Temperature 区可设定喷射颗粒流的初始颗粒（绝对）温度。

??质量流率：对于相间耦合计算，可在Flow Rate 区设定单位时间内进入流动区域的颗粒质量。需要注意的是，对于轴对称问题，质量流量为2p 弧度内的流量；二维情况下，为单位深度方向的质量流量（不依赖于长度的参考值）。

??射流持续时间：对于非稳态颗粒跟踪计算（请参阅19.8 节），在Start Time 和Stop Time区设定喷射的开始于结束时间。 19.9.7 组射流源的点属性设定

对于组射流源，用户可按照19.9.6 节定义单射流源的方法定义组射流源的第一点First Point与最后一点Last Point 的射流属性。这就是说，用户可以定义一个取值范围（由?1到?N），对每一个初始条件?设定相应的?1与?N值。FLUENT 使用线性插值方法对第i 个射流源在第一个与最后一个?值之间进行插值。 ???1??N??1N?1(i?1) （19.9.1）

这样，例如，用户设定的组射流源包含有5 个颗粒流，并且对颗粒的初始 x 位置定义的范围为0.2~0.6m，那么，对于每个射流源，初始x 位置分别为：

??颗粒流1： x ??0.2 m

??颗粒流2： x ??0.3m ??颗粒流3： x ??0.4 m ??颗粒流4： x ??0.5m ??颗粒流5： x ??0.6 m

!!一般说来，you should supply a range for only one of the initial conditions in a given group--leaving all other conditions fixed while a single condition varies among the stream numbers of the group. Otherwise you may find, for example, that your simultaneous inputs of a spatial distribution and a size distribution have placed the small droplets at the beginning of the spatial range and the large droplets at the end of the spatial range.

需要注意的是，用户可用如下所述的不同方法来定义颗粒尺寸分布。 使用颗粒直径Rosin-Rammler 分布方法

缺省情况下，用户可通过输入第一点与最后一点颗粒直径，然后进行线性插值的方法（19.9-1）来改变组射流源的每个颗粒流的直径。但是，若用户希望对具有相同直径的每种颗粒/液滴设定不同的质量流率时，线性插值方法并不能满足设定需要。通过对颗粒尺寸进行Rosin-Rammler 分

布拟合，就可以很容易的定义这种分布。在这个方法里，所有的颗粒尺寸范围被划分为离散的尺寸组，每个尺寸组由组射流源中的单个颗粒流所代表。例如，假定颗粒直径数据服从如下的分布： 直径尺寸范围（mm） 质量分数所占比例 0-70 0.05 70-100 0.10 100-120 0.35 120-150 0.30 150-180 0.15 n180-200 0.05 ?(d/d)Rosin-Rammler 分布假定在颗粒直径d 与大于此直径的颗粒的质量分数Y d 之间存在指数关系：Yd?e （19.9.2）

方程19.9-2 中的d 为Mean Diameter 平均直径（中位径），n 为分布指数Spread Parameter。这两个参数由用户输入（在Set Injection Properties panel 面板中的First Point 下）以确定Rosin-Rammler 尺寸分布。为确定这些参数，必须把颗粒数据拟合成Rosin-Rammler 指数方程形式。首先需要把颗粒尺寸数据按照Rosin-Rammler 分布的格式排列。对于上述的例子，重排后的关于d 与Y d 数据形式为：

19.11 设定离散相介质属性

为了使用前述章节所述的各种物理模型，以计算离散相的轨道以及传热/传质量，FLUENT需要很多物理性质输入。 ??19.11.1 属性输入概述 ??19.11.2 设定离散相介质属性 19.11.1 属性输入概述

表19.11.1-19.11.4 列出了每种类型颗粒所适用的属性（输入）以及使用此输入属性的传热/传质方程。关于每个输入项的详细介绍请参阅19.11.2。

19.11.2 设定离散相的物性 离散相物性概念

当用户创建一个射流源时，或者是对离散相设定初始条件（清参阅19.9）是，必须要为颗粒（离散相）选定某个材质，这种材质的所有颗粒流具备相同的物理性质。

离散相物性共有三大类，相应的对应着三种可定义的颗粒类型.这些颗粒材质类型分别为:惯性颗粒inert-particle, 液滴droplet-particle, 和 燃烧类型颗粒combusting-particle. 当在定义好某个射流源之后(在Set Injection Properties 或Set Multiple Injection Properties 面板中定义,请参阅19.9),相应的颗粒材质类型就会被添加到Materials panel中的Material Type 列表中去.在用户第一次定义射流源的特定颗粒类型时,可以中材质数据库直接拷贝某个材质,此种颗粒材质将变为这种颗粒类型的缺省材质类型.即,此时再创建这种颗粒类型的新射流源时,用户已经选定的颗粒材质就是这个新定义的射流源的颗粒材质.如需要的话,用户可以修改预设的颗粒材质的各种性质(请参阅7.1.2).若需要对多个同一类型颗粒的材质设定某些性质,那么.不需要用户重复定义颗粒物性,只要对所有颗粒选定相同颗粒材质就可以了.

!!需要注意的是,只有用户定义了某种类型的颗粒射流源之后,在Materials 面板中的MaterialType 列表才会出现此种类型颗粒的材质.即是说,若用户未定义燃烧颗粒射流源(请参阅19.9),那么,将不能定义或修改任何燃烧类型颗粒的材质. 定义附加的离散相物性

多数情况下,对于某个给定的模型,设定离散相颗粒的一些简单物理性质(密度.比热等)就可以了.但有时,在单个模型中可能包含两种不同类型的惯性,液滴或燃烧颗粒(例如较重颗粒和气泡,或者是两种不同的蒸发性液滴).在这种情况下,用户需要对这两种(或更多)不同颗粒设定不同的物性.只要定义两种以上的惯性,液滴或燃烧类型颗粒,然后分别设定相应的属性就可以处理这个问题.

用户可以通过从数据库中复制,或者逐步设定来定义附加的离散相物性.关于如何使用Materials panel 面板,请参阅7.1.2 节. !!在定义某种类型的附加离散相物性时,用户需要首先对这种类型颗粒定义至少一个射流源(请参阅19.9 节). 颗粒物性介绍

在Materials panel 面板中出现的可选的属性项依赖于颗粒类型(在Set Injection Properties 或Set Multiple Injection Properties 面板中设定,请参阅19.9.5,19.9.17)和用户使用的物理模型而有所不同.

下面列出了对离散相可设定的所有属性项.对于每种类型颗粒,对应的属性项请参阅表19.11.1-19.11.4. Density：

离散相单位体积所包含的质量，即颗粒相密度。此密度为质量密度而不是体积密度。因为一些颗粒在其轨道计算过程中可能会发生膨胀，所以用户设定的实际上是“初始”密度。 Cp ：

即颗粒比热cp。从Cp 右边的下拉列表中可以选择依赖于温度而变化的比热。关于随温度变化的比热设定，请参阅7.1.3 节。 Thermal Conductivity：

颗粒导热率。单位是国际单位制中的W/m-K，或是英制单位中Btu/ft-h-○F 的，在FLUENT中，它被视作常数。 Latent Heat:

蒸发潜热，hfg，在蒸发性液滴发生相变（方程19.3-17）或燃烧类型颗粒挥发分析出（方程19.3-58）时需要用到这个参数。单位是国际单位制中的J/kg，或是英制单位中Btu/lbm的，在FLUENT 中，它被视作常数。 Thermophoretic Coefficient:

方程19.2-14 中的热泳力系数T,p D ，当颗粒轨道计算考虑热泳力的影响时（即在the Discrete Phase Model 面板中激活了Thermophoretic Force 选项，请参阅19.2.1），需要使用此参数。缺省情况下，FLUENT 使用由Talbot [ 237] 得到的计算表达式（talbot 扩散系数- Talbot –diffusion - coeff），此模型不需要用户的输入设定。通过在Thermophoretic Coefficient右边的下拉列表，用户可以选定某种函数形式来设定依赖于温度而变化的热泳力系数。关于设定依赖于温度而变化的物理量的设定请参阅7.1.3 节。 Vaporization Temperature：

蒸发（临界）温度，Tvap,达到这个温度值时，液滴或者燃烧类型颗粒的脱挥发分就开始进行计算，而在此温度之前，颗粒的加热使用定律1，即方程19.3-3。此温度值仅表示某个模型的设定值而不是离散相的实际物理属性。

Boiling Point：

沸腾温度，Tbp，达到这个温度值时，FLUENT 开始计算沸腾速率（方程）。当液滴颗粒达到沸点温度时，FLUENT 使用定律3，并且假定液滴温度恒为bp T 。沸点应该在Operating Conditions panel.面板中设定为系统压力下的饱和蒸汽温度。 Volatile Component Fraction：

挥发分的（质量）分数，fv0，它是由定律2 与／或定律3（请参阅19.3.3、19.3.4）所确定的液滴颗粒中所含的蒸发性成分，或者是由定律4（请参阅19.3.5）所确定的挥发性成分。 Binary Diffusivity：

蒸发定律2（方程19.3-15）中所用到的质量扩散系数，Di,m。此项输入也可以用来定义方程19.3-65 中氧化剂组分向燃烧颗粒表面的质量扩散，Di,m（需要注意的是，用户对连续相设定的扩散系数不是用于离散相）。 Saturation Vapor Pressure：

饱和蒸气压，psat，定义为温度的函数。用于蒸发定律2（方程19.3-13）。通过在颗粒名称右边的下拉列表，用户可以选定某种函数形式来设定依赖于温度而变化的饱和蒸汽压（关于设定依赖于温度而变化的物理量的设定请参阅7.1.3 节）。为防止误输入，FLUENT 限定psat的范围为0.0-工作压力之间。真实蒸气压数据的正确输入对蒸发过程的精确模拟是必需的。 Heat of Pyrolysis：

瞬态热解过程的释热量，hpyrol，蒸发性／沸腾性组分将携带这些热量释放到连续相。此项输入表示了蒸发过程中蒸发性组分转变为较轻的组份。对于放热反应，热解热应设定为正值，若为吸热反应，应设定为负值。缺省值为0，表示不考虑热解热。此项输入用于方程19.5-2 Swelling Coefficient：

方程19.3-57 中的膨胀系数，Csw，在用定律4（请参阅19.3.5）计算脱挥发分过程时，它确定了煤粉颗粒的膨胀。若膨胀系数等于1（缺省值），那么，煤粉颗粒在脱挥发分过程中直径不发生变化。 Burnout Stoichiometric Ratio：

方程19.3-64 中的（煤粉炭核）燃尽反应的化学计量比,Sb，即单位质量焦炭燃烧所需要的氧化剂质量。 Combustible Fraction：

煤粉颗粒中的焦炭质量分数，fcomb，即参加表面反应（定律5，方程19.3-63）的煤粉中可燃烧的分数。 Heat of Reaction for Burnout：

焦炭表面反应（定律5，方程19.3-64）的燃烬反应释热量。此项参数的意义为表面反应所消耗的单位质量焦炭产生的热量。 React. Heat Fraction Absorbed by Solid：

方程19.3-78 中的参数fh。它确定了反应热在颗粒与连续相之间的分配。缺省值为0，表示反应释热全部由连续相所吸收。 Devolatilization Model：

确定定律4 使用何种脱挥发分模型。若想使用常速率脱挥发分模型（方程19.3-26），在Devolatilization Model 的右边的下拉列表中选定constant，然后在列表下方区域输入反应常数A 0 即可。

若希望使用其它的脱挥发分模型（19.3.5 节所介绍的单步反应速率模型、两步反应速率模型或者是CPD 模型），那么，可在下拉列表中相应的选择single rate, two-competing-rates 或者cpd-model。

当选定单步反应速率模型（ single -rate）时，会弹出the Single Rate Devolatilization Model panel 面板，用户需要输入指前因子（Pre-exponential Factor） 1 A 以及活化能（ActivationEnergy） E ，它们用来在方程19.3-28 中计算反应速率。

当选定两步竞争反应速率模型时，会弹出面板，用户需要分别对两步反应输入指前因子（Pre-exponential Factor）-方程19.3-30 中的A 1 、方程19.3-31 总的A 2 ，活化能（Activation Energy）-方程19.3-30 中的E1 、方程19.3-31 总的2 E 以及加权系数（Weighting Factor）-方程19.3-32 中的1 a 、2 a 。用户输入的各个参数用于方程19.3-30～32 的计算。

当选定化学渗透模型（cpd-model）时，会弹出CPD Model 面板。用户需要输入初始焦炭网络的桥键分数（Initial Fraction of Bridges in Coal Lattice，方程19.3-43 中的p 0）、初始碳－碳键分数（Initial Fraction of Char Bridges，方程19.3-42 中的c0）、配位数（Lattice Coordination Number，方程19.3-54 中的σ+1）、单体分子量（Cluster Molecular Weight，方程19.3-54 中的M w,1 ）以及侧链基元分子量（Side Chain Molecular Weight，

方程19.3-53中的Mw,?）。

需要注意的是Single Rate Devolatilization Model, Two Competing Rates Model, 和 CPDModel 面板是对话框类型的面板，所以，用户在继续定义其它物性之前必须先定义好这些模型属性。 Combustion Model：

定义定律5 使用那种表面焦炭反应模型。若希望使用缺省的扩散控制燃烧模型，在Combustion Model 右边的下拉列表中选定diffusion-limited 即可。因为上述的双元扩散系数（用于方程19.3-65）已经被定义，所以不再需要输入参数。

若要使用扩散－动力学控制反应速率模型，可在下拉列表中选定kinetics/diffusion-limited。Kinetics/Diffusion Limited Combustion Model panel 面板就会弹出，在此面板中输入质量扩散系数（Mass Diffusion Limited Rate Constant，方程19.3-66 中的C1 ）、动力学中的指前因子（方程19.3-67 中的C2 ）和活化能（方程19.3-67 中的E ）。需要注意的是Kinetics/Diffusion Limited Combustion Model 面板是对话框类型的面板，所以，用户在继续定义其它物性之前必须先定义好这些模型属性。

若希望使用内部渗透模型，可在下拉列表中选定intrinsic-model。Intrinsic Combustion Model panel 面板就会弹出，在此面板中输入质量扩散系数（Mass Diffusion Limited RateConstant，方程19.3-66 中的C1 ）、动力学中的指前因子（方程19.3-76 中的A i）、活化能（方程19.3-76 中的E i ）、焦炭孔隙度（Char Porosity，方程19.3-73 中的θ）、平均孔隙半径（Mean Pore Radius，方程1.3-75 中的rp）、比表面积（Specific Internal Surface Area 方程19.3-70、19.3-72 中的A g ）、扭曲度（Tortuosity，方程19.3-73 中的?）以及燃尽模型常数（Burning Mode, alpha，方程19.3-77 中的a ）。

需要注意的是Intrinsic Combustion Model 面板是对话框类型的面板，所以，用户在继续定义其它物性之前必须先定义好这些模型属性。 若希望使用多表面反应模型，可在下拉列表中选定multiple-surface-reactions。FLUENT 会弹出一个对话框，告诉用户需要打开Reactions 面板，在此面板中可以查看或者修改用户已经设定好的各种模型及参数（请参阅13.1.2 节）。

！！若用户还未定义任何颗粒表面反应，那么，此时必须要设定。关于多表面反应模型，请参阅13.3.3 节。

用户会被告知在Materials 面板中Burnout Stoichiometric Ratio 和Heat of Reaction for Burnout 属性将不再是可选的。这是由于这些参数现在已由用户在面板中的定义的颗粒表面反应计算得到。

需要注意的是只有在Species Model 面板中的Reactions选项中激活Particle Surface选项，多表面反应模型才是可选的。细节请参阅13.3.2 节。 当在Discrete Phase Model panel 面板中激活颗粒辐射选项（仅适用于P-1 或离散坐标辐射模型）时，用户需要定义如下的参数： Particle Emissivity

即模型中的颗粒辐射发射率?p，当激活P-1 或离散坐标辐射模型时，它可用于计算对颗粒的辐射传热（方程19.3-3、19.3-17、19.3-58、19.3-78）。需要注意的是用户必须在Discrete Phase Model panel 面板中激活Particle Radiation Interaction 选项以考虑颗粒的辐射效应。对于煤粉颗粒推荐使用颗粒发射率1.0，灰分为0.5[ 143]。 Particle Scattering Factor：

在P-1 或离散坐标辐射模（方程11.3-20）使用的颗粒散射系数fp。需要注意的是用户必须在Discrete Phase Model panel 面板中激活Particle Radiation Interaction 选项以考虑颗粒的辐射效应。对于煤粉颗粒的fp推荐值为0.9[ 143]。另外，如果考虑颗粒辐射，那么，连续相的（辐射）散射将被忽略。

当在the Set Injection Properties panel （雾化）或（和）or Discrete Phase Model panel（射流液膜破碎／颗粒碰撞）面板中设定了喷嘴雾化、液膜破碎、颗粒碰撞模型时，用户还需要定义如下的参数： Viscosity：

即液滴粘度?l 。从Viscosity 右边的下拉列表中可以选择依赖于温度而变化的比热。关于随温度变化的比热设定，请参阅7.1.3 节。用户也可以使用用户定义函数来模拟液滴粘度。关于用户定义函数请参阅UDF 手册。 Droplet Surface Tension

即液滴表面张力σ。从Droplet Surface Tension 右边的下拉列表中可以选择依赖于温度而变化的比热。关于随温度变化的比热设定，请参阅7.1.3 节。用户也可以使用用户定义函数来模拟液滴粘度。关于用户定义函数请参阅UDF 手册。 19.12 离散相计算过程

离散相的求解意味着对颗粒的受力平衡方程（方程19.2-1）对时间项进行积分从而得到颗粒的轨迹。当颗粒沿着其轨道运动时，颗粒与连续相间的传热、传质经由传热/质定律（请参阅19.3）得到。因此，离散相计算结果的精度以来依赖于积分时间尺度以及相间的耦合程度。

19.12.1 节介绍了数值求解的控制方法。19.12.2 节介绍颗粒轨迹的耦合计算过程；19.12.3 和 19.12.4 节分别介绍相间交换项的重置以及离散相的并行计算方法

19.12.1 控制数值积分算法的参数Parameters Controlling the Numerical Integration

19.12.2 颗粒轨道计算Performing Trajectory Calculations 19.12.3 相间交换项的重置Resetting the Interphase Exchange Terms 19.12.4 离散相的并行计算Parallel Processing for the Discrete Phase Model

19.12.1 控制数值积分算法的参数

用户可以使用两个参数来控制颗粒轨道计算时时间积分项：

长度标尺或步长因子，可用来设定每个控制体内的积分时间步长

最大的积分时间步数，当颗粒始终悬停在计算域时，可用来终止轨道的计算 这些参数可以在Discrete Phase Model panel 面板中的Tracking Parameters 选项下设定： Define →Models →Discrete Phase...

图表 19.12.26 离散相模型面板

最大计算步数（Max. Number Of Steps）

是积分方程19.2-1，19.2-21 以求解颗粒轨道时，允许的最大时间步数。当某个颗粒轨道计算达到此时间步数时，FLUENT 就自动中止了此颗粒的轨道计算，输出时，此颗粒被标记为“incomplete”。对最大时间步数的规定消除了对某些在流场中不停循环的颗粒的无休止的计算。但是，对于缺省的500 步的最大时间步数，很多问题的计算都不止这么多。这种情况下，当颗粒信息在输出时被标记未完成，而实际颗粒并不是在流场中无休止的打转，那么，用户可以增加最大时间步数（最多增加到109）。 积分尺度（Length Scale）

控制颗粒运动方程中的积分时间步长。此步长在FLUENT 中有一个长度标尺L 和颗粒速度（up）连续相速度（uc）确定：

?L/(up?uc) （19.12.1）

其中L 为由用户定义的长度标尺。正如方程19.12-1 所定义的那样，与积分时间步长成正比，并且等于在颗粒运动方程求解之前以及颗粒轨迹未更新之前，颗粒所穿过的距离。较小的长度标尺意味着更高的颗粒轨道以及相应的离散相的传热、传质相间耦合的求解精度。（需要注意的是，当颗粒进出计算控制体时，均需要计算颗粒的位置。即使用户设定了很大的长度标尺，用于积分计算的时间步仍然会保证颗粒在一个步长内穿越单个计算网格）。

当激活Specify Length Scale 选项时，Discrete Phase Model 面板中的Length Scale 就会出现。

FLUENT 给予某个特征时间来计算积分时间步长。此特征时间由颗粒穿越当前连续相计算网格所需时间来估计。若此估计时间记为?t，那么FLUENT 说确定的积分时间?t为：?t??t/?（19.12.2）

其中，?为步长因子（Step Length Factor），由方程19.12.2 定义。?与积分时间步长成反比，并且大致等于颗粒穿越计算网格所需要的时间步数。步长因子越大，则积分时间步长越短。缺省的步长因子为20。

设定上述各个参数的一个简便方法是，若用户希望颗粒穿越长度为D的计算域，那么用长度标尺乘以最大积分时间步数，其结果应该大致等于D。

19.12.2 颗粒轨道计算

当用户在图形面板中显示颗粒轨道，或者是在迭代计算过程中，程序就计算由喷射源开始的颗粒轨道。这就是说，用户可以不计颗粒对连续

**相的影响而直接显示其轨迹，或者是考虑颗粒对连续相的影响（即相间耦合）。在湍流流动中，颗粒轨道既可以给予连续相的时均速度也可以是瞬态速度。这一节介绍用户进行颗粒（非）耦合、（不）考虑随机跟踪、颗粒云跟踪计算所需要的步骤及各种命令。 非耦合计算

对于非耦合计算，用户的设定步骤如下： 1. 计算连续相流场

2. 显示（文本输出）相关的、从喷射源开始的颗粒轨道

对于非耦合计算方法，上述两个步骤就完成了其设定，如图19.12.2 所示。颗粒轨迹在其显示的时候开始计算。计算是基于连续相的流场计算结果。关于颗粒轨迹的图形显示与文本输出选项请参阅19.13 节。

图表 19.12.27 非耦合离散项计算过程 图表 19.12.28 相间耦合计算过程

当离散项在流场中的质量及动量承载率很低时，这种方法是适宜的。在这种情况下，连续相流场不受离散相的影响。 耦合计算

在耦合两相计算中，FLUENT 将上述的两步过程修正为： 1. 计算连续相流场（此时计算域中不存在离散相）

2. 计算从每个喷射源开始的颗粒轨道，从而在计算域中引入离散相

3. 使用已经得到的颗粒计算结果中的相间动量、热量、质量交换项重新计算连续相流场 4. 计算修正后的连续相流场中的颗粒轨迹

5. 重复上述两个步骤，直到获得收敛解。结果收敛时，连续相与离散相的计算结果都不会因为继续耦合计算而发生改变

上述的耦合过程如图19.12.3 所示。当用户的问题包含较高的质量/动量承载率时，为了考虑离散相对连续相的影响，必须使用上述的方法。 ！！当用户进行相间耦合计算时，所有已经定义的喷射源都需要计算。不可能仅仅计算定义的部分喷射源。 两相耦合计算过程

当模拟两相耦合过程时，用户应该首先计算得到收敛或部分收敛的连续相流场，然后再创建喷射源进行耦合计算。

在每一轮离散相的计算，FLUENT 计算颗粒/液滴轨迹并且更新每一个流体计算单元内的相间动量、热量以及质量交换项。然后，这些交换项就会作用到随后的连续相的计算。耦合计算时，FLUENT 在连续相迭代计算的过程中，按照一定的迭代步数间隔来计算离散相迭代。直到连续相的流场计算结果不再随着迭代步数加大而发生变化（即，达到了所有的收敛标准），耦合计算才会停止。当达到收敛时，离散相的轨迹也不再发生变化（若离散相轨迹发生变化将会导致连续相流场的变化）。

耦合计算的设定步骤如下： 1. 计算连续相流场

2. 在Discrete Phase Model panel 面板中，激活Interaction with Continuous Phase 选项

3. 在Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration 文本框中设定颗粒轨迹的计算频率（即连续相迭代多少步，就进行一轮离散相的计算）。若用户设定此参数为5，即意味着在连续相进行了五步迭代之后，就开始离散相的迭代计算。两个离散相计算中间应该间隔多少连续相的迭代步，要视用户问题的物理意义而定。

！！需要注意的是，若此参数设定为0，那么FLUENT 将不进行离散相的计算。

在耦合计算（在Iterate panel 面板里进行初始化之后）进行过程中，用户会在FLUENT 控制台窗口看到如下显示： iter continuity x-velocity y-velocity k epsilon energy time/ite

314 2.5249e-01 2.8657e-01 1.0533e+00 7.6227e-02 2.9771e-02 9.8181e-03 0:00:05 315 2.7955e-01 2.5867e-01 9.2736e-01 6.4516e-02 2.6545e-02 4.2314e-03 0:00:03 DPM Iteration ....

number tracked= 9, number escaped= 1, aborted= 0, trapped= 0, evaporated = 8, i Done.

316 1.9206e-01 1.1860e-01 6.9573e-01 5.2692e-02 2.3997e-02 2.4532e-03 0:00:02 317 2.0729e-01 3.2982e-02 8.3036e-01 4.1649e-02 2.2111e-02 2.5369e-01 0:00:01 318 3.2820e-01 5.5508e-02 6.0900e-01 5.9018e-02 2.6619e-02 4.0394e-02 0:00:00

需要注意的是，用户可以在任何时候使用命令solve/dpm-update 来进行离散相的计算。 耦合计算中的随机跟踪方法

若在耦合计算中，用户使用了湍流扩散的随机方法，那么，随机轨道计算的数目等于用户在Set Injection Properties panel 面板中的Number of

Tries 文本框中设定的数目。此参数的设定请参阅19.9.15。

需要注意的是，若用户想要用基于连续相时均流场来进行耦合计算，应将随机计算次数设定为0。若n 1，对于每个喷射源的颗粒，程序都会执行n 次随机轨道计算。还需要注意的是，当随机轨道的计算次数较小时，用户可能会发现每次在进行轨道计算时，颗粒轨道的系综平均差别很大。这种差别反过来会影响到耦合计算的收敛。因此，用户在进行耦合计算时应包含尽足够多的随机轨道计算次数。 相间交换项的亚松弛方法

对稳态耦合计算，当使用上述的方法时，FLUENT 对相间动量、热量、质量交换项使用亚松弛算法。此算法通过渐次的考虑离散相的影响而增强了耦合计算的稳定性。

Enew?Eold??(Ecalulated?Eold) (19.12.3)

其中，Enew为相间交换项mEold为上一轮计算值,Ecalulated为此一轮得到的新值,?为颗粒/液滴亚松弛因子。a 在FLUENT 中的缺省值为0.5。用户可以在Solution Controls panel.面板中的Discrete Phase Sources 属性框下的Under-Relaxation Factors 文本框中设定此参数。为了增强离散相的耦合计算稳定性，用户需要减小此数值。 19.12.3 相间交换项的重新设定（重置）

若耦合计算已经开始了，再计算中产生了非0 的相间动量、热量或质量源项，而用户不想在随后的计算中再考虑此源项，那么，用户可以将其置为0。

Solve →Initialize →Reset DPM Sources

当用户选择了Reset DPM Sources 菜单项时，颗粒源项将立刻置为0，此过程没有任何确认（提示）窗口产生。 19.12.4 离散相的并行计算

若用户在共享内存的多处理器的计算机（请查阅并行计算权限的版本说明）上运行FLUENT，那么，用户需要显式声明其要执行并行离散相计算。在Discrete Phase Model 面板中，激活Workpile Algorithm 选项（在Parallel 属性框中），然后设定线程数目。缺省情况下，线程数等于用户为并行求解器中设定的计算机结点数。用户可以基于颗粒计算量来修改此数值。例如，若颗粒计算量要大于连续相的计算量，那么，用户可以增加线程数（最多到可以使用的处理器数目）以提高计算效率。

需要注意的是，当在分布式内存计算机或计算机机群（集群）环境中进行并行计算时，仍然可以使用离散相模型。但是，当在共享内存的计算机上运行时，颗粒计算将全部由主线程（Host process）承担。所以，执行主线程的计算机必须要有足够的内存以存储计算域内的网格。这种情况下，线程数不应超过主节点计算机（host machine）上的CPU 数目。 19.13 离散相的后处理

在用户完成离散相的设定并进行了相关的耦合相间计算之后，用户可以显示或者存储颗粒轨道的计算结果。FLUENT 提供的离散相的图形与文本输出功能如下：

● 颗粒轨道的图形显示 ● 颗粒轨道结局的输出

● 颗粒位置、速度、温度以及直径的逐步输出 ● 相间交换项的文本输出与图形显示 ● 在边界以及直线、平面的轨道采样 ● 采样平面的颗粒轨道历史数据 ● 颗粒磨蚀/沉积显示

这一节详细介绍实现上述功能的各种相关选项（需要注意的是图示或文本输出并不改变颗粒源项） ● 19.13.1 Graphical Display of Trajectories 轨道的图形显示 ● 19.13.2 Reporting of Trajectory Fates 轨道结局的输出 ● 19.13.3 Step-by-Step Reporting of Trajectories 轨道的逐步输出

● 19.13.4 Reporting Current Positions for Unsteady Tracking 非稳态跟踪中的当前颗粒位置输出

● 19.13.5 Reporting of Interphase Exchange Terms and Discrete Phase Concentration 相间交换项以及离散相浓度的输出 ● 19.13.6 Trajectory Sampling 轨道的采样

● 19.13.7 Histogram Reporting of Samples 采样的历史数据

● 19.13.8 Postprocessing of Erosion/Accretion Rates 磨蚀/沉积的后处理 19.13.1 Graphical Display of Trajectories 轨道的图形显示

定义完离散相颗粒喷射源（请参阅19.9）之后，用户可以在 Particle Tracks panel 面板（图19.13.1）中显示离散相的轨道。 Display→Particle Tracks...

图表 29 颗粒跟踪面板

显示颗粒重喷射源开始的颗粒轨道的设定步骤如下：

1. 在Release From Injections 列表框中选择希望跟踪的颗粒喷射源（也可以选定跟踪特定的颗粒，请参阅下面介绍）。 2. 在Discrete Phase Model panel面板中设定长度标尺以及最大跟踪步数（请参阅19.12.1）。 Define →Models →Discrete Phase...

若希望使用随机跟踪或颗粒云模型，请在Set Injection Properties 面板中设定相应的选项（请参阅19.9.15）。 3. 选定一个如下所述的显示选项

4. 点击Compute 按钮。需要注意的是在非稳态颗粒跟踪时，Compute 按钮将变成Start按钮（用来初始化颗粒）或者Stop 按钮 5. 点击Display 按钮来显示颗粒轨道，而点击Pulse 按钮可以动态显示颗粒的位置。此时，Pulse 按钮敬将变为Stop！按钮，用户只有点击Stop！按钮才可以终止此过程。

6. ！！对于非稳态颗粒跟踪模拟，点击Display 按钮将显示颗粒的当前位置。通常，用户应该在Style 下拉菜单下选择point 来显示瞬态颗粒在那一点开始显示。菲稳态颗粒跟踪时，Pulse 按钮是不可选的。 为显示而定义单个颗粒

可以仅显示某个喷射源的单个颗粒轨道而不是所有的颗粒流。为此，用户应首先确定所需要显示的颗粒。在Injections panel 面板中列出需要显示的喷射源的颗粒流（请参阅19.9.4）。 Define →Injections...

需要注意的是。在打印到FLUENT 控制台的颗粒列表中，第一行显示的是颗粒的标识号（ID）。然后，紧接着上述的第一步依次执行下述步骤：

1. 在Particle Tracks panel.面板中激活Track Single Particle Stream 选项。 2. 在文本框中选定用户希望显示的某个颗粒流的标识号。 颗粒轨迹显示选项

上面提到的选项包括如下内容：用户可以在轨迹显示中包含计算网格；控制轨迹线型（包括缎带型线的扭曲度）；依据流场不同的标量值对型线着色并控制色彩深度；既可以选择显示节点值，也可以显示控制体单元值。若用户选择的是动态显示轨道，那么，可以控制动态模式。最后，可以生成颗粒轨迹的二维函数图并存储函数数据，此函数的x 轴可以是时间或轨迹路径长度，而y 轴可以是颗粒停留时间等。

这些选项与流线显示选项的控制方法完全相同。关于如何设定上述的各种选项，请参阅25.14。

需要注意的是，除了用连续相的变量值来着色颗粒轨迹外，也可以使用离散相的各种变量值来进行着色。这些变量值包括：颗粒（已停留）时间、颗粒速度、颗粒直径、颗粒密度、颗粒质量、颗粒温度、颗粒所使用的定律、颗粒（积分）时间步长、颗粒雷诺数。在Color By类目框下的Particle Variables...下拉框中列出了所有可选的着色颗粒变量。为了显示计算域内的最大/最小值，可以点击Update Min/Max 按钮更新。 轴对称模型的图形显示

对于轴对称问题，若颗粒的圆周速度非零，颗粒将会绕着模型的旋转中心线运动。FLUENT显示颗粒轨迹在轴对称平面内的径向与轴向投影。 19.13.2 轨道结局的输出

当通过显示颗粒轨迹来进行轨道计算时，FLUENT 在此计算完成时，输出轨道的信息。缺省情况下，输出不同轨迹结局（逃逸、异常、蒸发等）的颗粒数：

DPM Iteration ....

number tracked = 7, escaped = 4, aborted = 0, trapped = 0, evaporated = 3, inco Done. 在面板底部点击Track 按钮，可以仅输出轨迹结局以跟踪颗粒而不必显示颗粒轨迹。 轨迹结局

颗粒的可能的结局如下：

``Escaped''逃逸意味着颗粒在已经设定了逃逸边界条件的流动边界终止了轨迹的计算。

``Incomplete''为完成意味着颗粒轨迹的计算时间步长已经达到设定的最大步数（在Discrete Phase Model panel 面板中的Max. Number Of Steps 文本框中设定，请参阅19.12.1）。

``Trapped''逃逸意味着颗粒在已经设定了捕集边界条件的流动边界终止了轨迹的计算。 ``Evaporated'' 蒸发意味着颗粒在计算域中被完全蒸发掉了。

``Aborted''意味着颗粒由于舍入误差原因而不能进行计算。用户可以修改长度标尺或设定不同的初始条件来重新计算颗粒轨迹。

总结输出

当颗粒离开计算域时，用户可能会需要得到其他的轨迹细节信息。他们包括通过每个边界区的质量流率；蒸发颗粒的质量流率；颗粒组成。 1. 按19.13.1 节所述步骤1、2 显示颗粒轨迹。

2. 在Report Type 下选择Summary，然后点击Display 或Track 按钮。

如下所示的详细的颗粒信息就会在控制台窗口输出。此项信息可以输出到文件：在Report to单选框中选择File，然后点击Write...按钮（未作上述选择时为Display 按钮），在弹出的Select File dialog box 对话框中输入文件名就可以了。

DPM Iteration ....

number tracked = 10, escaped = 8, aborted = 0, trapped = 0, evaporated = 0, inc Fate Number Elapsed Time (s) Min Max Avg Std Dev

---- ------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---

Incomplete 2 1.485e+01 2.410e+01 1.947e+01 4.623e+00 Escaped - Zone 7 8 4.940e+00 2.196e+01 1.226e+01 4.871e+00 (*)- Mass Transfer Summary -(*) Fate Mass Flow (kg/s) Initial Final Change ---- ---------- ---------- ----------

Incomplete 1.388e-03 1.943e-04 -1.194e-03 Escaped - Zone 7 1.502e-03 2.481e-04 -1.254e-03 (*)- Energy Transfer Summary -(*) Fate Heat Content (W) Initial Final Change ---- ---------- ---------- ----------

Incomplete 4.051e+02 3.088e+02 -9.630e+01 Escaped - Zone 7 4.383e+02 3.914e+02 -4.696e+01 (*)- Combusting Particles -(*)

Fate Volatile Content (kg/s) Char Content (kg/s) Initial Final %Conv Initial Final

---- ---------- ---------- ------- ---------- ---------- --

Incomplete 6.247e-04 0.000e+00 100.00 5.691e-04 0.000e+00 1 Escaped - Zone 7 6.758e-04 0.000e+00 100.00 6.158e-04 3.782e-05 Done.

输出内容包括每一种可能的颗粒轨迹结局以及具有这种结局的颗粒数目；颗粒的停留时间；质量与能量交换总量。这些内容对得到诸如何处颗粒重计算域中逃逸、何处颗粒与某个面发生碰撞以及颗粒在计算域中的传热量、传质量的大小等信息非常有帮助。对于燃烧颗粒，另有一些信息会输出。 停留时间

每种结局对应的颗粒数目列在Number 目录下（从不同区逃逸或被捕集的颗粒视为具有不同的轨迹结局，因此被分别列出）。在Min, Max, Avg, 和Std Dev 下分别列出颗粒的最短停留时间、最大停留时间、平均停留时间以及停留时间的标准差。这些信息揭示出颗粒在逃逸、异常、蒸发或被捕集之前，在计算域中所停留的时间。

Fate Number Elapsed Time (s) Min Max Avg Std Dev

---- ------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---

Incomplete 2 1.485e+01 2.410e+01 1.947e+01 4.623e+00 Escaped - Zone 7 8 4.940e+00 2.196e+01 1.226e+01 4.871e+00

另外，在输出项的右列是喷射源名称以及最短与最长停留时间颗粒的对应标识号（用户可能需要拉动滚动条才能看到此项）。

Elapsed Time (s) Injection, Index Min Max Avg Std Dev Min Max

--- ---------- ---------- ---------- -------------------- -------------------- +01 2.410e+01 1.947e+01 4.623e+00 injection-0 1 injection-0 0 +00 2.196e+01 1.226e+01 4.871e+00 injection-0 9 injection-0 2 质量转移总结输出

对于液滴或燃烧颗粒的颗粒结局，在Initial, Final, and Change 列中分别列出了初始质量流率、最终质量流率（即颗粒轨迹尽头所对应的质量流率）、以及质量流率变化。利用这些信息用户可以确定有多少物质从颗粒转移到连续相中去。

(*)- Mass Transfer Summary -(*) Fate Mass Flow (kg/s) Initial Final Change ---- ---------- ---------- ----------

Incomplete 1.388e-03 1.943e-04 -1.194e-03 Escaped - Zone 7 1.502e-03 2.481e-04 -1.254e-03 能量转移量输出

对于所有颗粒的颗粒结局，在Initial, Final, and Change 列中分别列出了初始热流率、最终热流率（即颗粒轨迹尽头所对应的热流率）、以及热流率变化。利用这些信息用户可以确定有多少热量从连续相中转移到颗粒。

(*)- Energy Transfer Summary -(*) Fate Heat Content (W) Initial Final Change ---- ---------- ---------- ----------

Incomplete 4.051e+02 3.088e+02 -9.630e+01 Escaped - Zone 7 4.383e+02 3.914e+02 -4.696e+01 燃烧颗粒

若计算颗粒为燃烧类型颗粒，FLUENT 的输出信息包括挥发份以及焦炭的转化量。这些信息可以帮助用户来辨识颗粒离开计算域时，其成分组成。

(*)- Combusting Particles -(*)

Fate Volatile Content (kg/s) Char Content (kg/s) Initial Final %Conv Initial Final %Conv ---- ---------- ---------- ------- ---------- ---------- -------

Incomplete 6.247e-04 0.000e+00 100.00 5.691e-04 0.000e+00 100.00 Escaped - Zone 7 6.758e-04 0.000e+00 100.00 6.158e-04 3.782e-05 93.86

在Volatile Content 标题下的Initial 和Final 列中，分别列出了颗粒轨迹的初始与最终的挥发份含量。%Conv 行列出了已经析出物质的百分比。在Char Content 标题下的Initial 和Final 列中，分别列出了颗粒轨迹的初始与最终可反应成分的质量流率。%Conv 行下列出了已经反应的焦炭的百分比。

19.13.3 轨道的逐步输出

有时，用户可能希望获得详细的、逐步的颗粒轨迹输出。可以通过文本方式得到此项输出。此项功能使得用户可以查看颗粒沿程位置、速度、温度以及直径。轨道的逐步输出（到文件）设定的步骤如下：

1. 按19.3.1 节所述方法的步骤1、2 显示颗粒轨道。当用户Track Single Particle Stream激活选项时，可以一次跟踪单个颗粒。 2. 在Report Type 中激活Step By Step 选项。

3. 在Report to 选项中激活File 选项（Display 按钮将变成Write...按钮）。 4. 在Significant Figures 文本框中输入轨迹逐步输出中的有效数字位数。

5. 点击Write...按钮，在弹出的Select File dialog box.文件选择对话框中输入文件名。

在轨迹被显示出来之前，以下面的例子类似的输出项将会被存储在用户所的设定的特定文件中（用户也可以在Report to 选项中激活Console 选项，然后点击Display 或Track 按钮将述出结果打印在控制台窗口，但是，输出内容过于繁长，所以用户根本无法利用此种输出格式）。逐步输出的颗粒信息列表显示出颗粒沿程某些特定时刻的位置、速度：

Time X-Position Y-Position Z-Velocity X-Velocity Y-Velocity Z-Veloc 0.000e+00 1.411e-03 3.200e-03 0.000e+00 2.650e+01 0.000e+00 0.000e 3.773e-05 2.411e-03 3.200e-03 0.000e+00 2.648e+01 0.000e+00 0.000e 5.403e-05 2.822e-03 3.192e-03 0.000e+00 2.647e+01 0.000e+00 0.000e 9.181e-05 3.822e-03 3.192e-03 0.000e+00 2.644e+01 0.000e+00 0.000e

1.296e-04 4.821e-03 3.192e-03 0.000e+00 2.642e+01 0.000e+00 0.000e 1.608e-04 5.644e-03 3.192e-03 0.000e+00 2.639e+01 0.000e+00 0.000e . . . . . . .

同样也列出了颗粒的直径、温度、密度以及颗粒质量（用户可能需要拉动滚动条才能看到这些内容）。 elocity Y-Velocity Z-Velocity Diameter Temperature Density Mass 650e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.000e+02 1.300e+03 5.445e-09 648e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.006e+02 1.300e+03 5.445e-09 647e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.009e+02 1.300e+03 5.445e-09 644e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.015e+02 1.300e+03 5.445e-09 642e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.022e+02 1.300e+03 5.445e-09 639e+01 0.000e+00 0.000e+00 2.000e-04 3.027e+02 1.300e+03 5.445e-09 . . . . . . .

19.13.4 非稳态跟踪中的当前颗粒位置输出

当使用非稳态颗粒跟踪模型时，用户可能希望知道颗粒的轨迹从而知悉颗粒当前位置。在ParticleTracks panel 面板中的Report Type 选项中激活Current Positions 选项就可以显示出颗粒的当前位置。

生成包含颗粒当前位置信息的颗粒轨迹文件的设定步骤如下：

1. 按19.3.1 节所述方法的步骤1、2 显示颗粒轨道。当用户Track Single Particle Stream激活选项时，可以一次跟踪单个颗粒。 2. 在Report Type 选项中选定Current Position 选项。

3. 在Report to 选项中选定File 项（Display 按钮将变成Write...按钮）。 4. 在Significant Figures 文本框中输入轨迹逐步输出中的有效数字位数。

5. 点击Write...按钮，在弹出的Select File dialog box.文件选择对话框中输入文件名。 列表包含了所有存在于计算域中的颗粒当前位置、速度： Time X-Position Y-Position Z-Position X-Velocity Y-Velocity Z-Veloc 0.000e+00 1.000e-03 3.120e-02 0.000e+00 1.000e+01 5.000e+00 0.000e 1.672e-05 1.168e-03 3.128e-02 0.000e+00 1.010e+01 4.988e+00 0.000e 3.342e-05 1.337e-03 3.137e-02 0.000e+00 1.019e+01 4.977e+00 0.000e 5.010e-05 1.508e-03 3.145e-02 0.000e+00 1.028e+01 4.965e+00 0.000e 6.675e-05 1.680e-03 3.153e-02 0.000e+00 1.038e+01 4.954e+00 0.000e 8.338e-05 1.854e-03 3.161e-02 0.000e+00 1.047e+01 4.942e+00 0.000e . . . . . . .

同样也列出了颗粒的直径、温度、密度以及颗粒质量（用户可能需要拉动滚动条才能看到这些内容）。 elocity Y-Velocity Z-Velocity Diameter Temperature Density Mass 000e+01 5.000e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.000e+02 1.300e+03 2.335e-10 010e+01 4.988e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.009e+02 1.300e+03 2.335e-10 019e+01 4.977e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.019e+02 1.300e+03 2.335e-10 028e+01 4.965e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.028e+02 1.300e+03 2.335e-10 038e+01 4.954e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.037e+02 1.300e+03 2.335e-10 047e+01 4.942e+00 0.000e+00 7.000e-05 3.046e+02 1.300e+03 2.335e-10 . . . . . . .

19.13.5 相间交换项以及离散相浓度的输出

FLUENT 可以输出每个计算流体单元中的相间动量、热量以及质量交换量。同样也可以输出离散相的浓度值。用户可以用图形方式显示这些变量的等高线图或锋面图等。这些变量均包含在后处理面板中Discrete Phase Model...目录下的变量选择下拉菜单中：

DPM Concentration 颗粒浓度 DPM Mass Source 颗粒质量交换源项

DPM X,Y,Z Momentum Source 颗粒坐标轴方向的动量交换源项 DPM Swirl Momentum Source 颗粒角动量交换源项 DPM Sensible Enthalpy Source 颗粒显焓4交换源项 DPM Enthalpy Source 颗粒总焓交换源项 DPM Absorption Coefficient 颗粒辐射吸收系数 DPM Emission 颗粒辐射发射率（黑度） DPM Scattering 颗粒辐射散射率

DPM Burnout 颗粒燃尽率

DPM Evaporation/Devolatilization 颗粒蒸发/析出量 DPM (species) Source 颗粒组分源项 DPM Erosion 颗粒磨蚀率 DPM Accretion 颗粒沉积率 关于上述变量的定义请参阅第27 章。

需要注意的是只有在执行相间耦合计算时，上述的各种相间交换项才会被更新与显示。颗粒轨迹信息的输出与显示（请参阅19.13.1 和19.13.2）不会改变各种交换项的数值。

19.13.6 轨道的采样

使用Sample Trajectories panel 面板（图19.13.2）可以获得在指定的各种边界、平面（二维情况为线段）颗粒状态（颗粒位置、速度、直径、温度以及质量流率）输出文件。 Report→Discrete Phase→Sample...

图表 19.13.2 轨道采样面板

生成包含颗粒采样信息文件设定步骤如下： 1. 在列表框中选择准备跟踪的颗粒喷射源。

2. 选择准备进行采样的表面。表面既可以是Boundaries 列表中的各种边界，也可以是Planes（三维）列表中的平面或Lines（二维）列表中的线段。

3. 点击按钮。需要注意的是对于非稳态颗粒跟踪，Compute 按钮将变成Start 按钮（开始采样）或者是Stop 按钮（结束采样）。 点击Compute 按钮之后将会触发颗粒跟踪迹计算的开始，当颗粒与选定平面相交时，其当前状态就被记录到文件中。文件名为选定的平面名加上后缀.dpm。

对于非稳态颗粒跟踪，点击Start 按钮将打开文件并写入头部文件信息。若计算一定时间步数之后，获得了一个解，颗粒轨道将会更新并且，当颗粒轨迹与选定平面相交时，颗粒的当时状态会被记录在文件之中。点击Stop 按钮将关闭文件并且结束了轨迹采样。

对于随机跟踪模型，多次重复上述过程并且把结果续写到同一个文件中，从而可以检测每次

轨迹更新的统计平均值。为此，在重复计算之前（点击Compute 按钮）激活Append Files选项。同理，激活Accumulate Erosion/Accretion Rates 选项之后，就可以通过重复的轨道计算来考察壁面的磨蚀以及沉积速率（请参阅19.13.8）。采样数据的输出格式及内容可以通过用户定义函数来控制（在Output 下拉框中选择）。关于用户定义函数请参阅单独的用户 定义函数手册。

19.13.7 采样数据的直方图

使用Trajectory Sample Histograms panel 面板（图19.13.3）中的 Sample Trajectories panel 选项创建的颗粒采样数据（请参阅19.13.6）可以绘制直方图。

Report→Discrete Phase→Histogram...

图表 30 颗粒轨迹采样直方图

从采样数据绘制直方图的设定过程如下：

1. 点击Read...按钮，然后选择想要读取的文件。读入文件数据之后，相应的边界名称将会出现在Sample 列表里。 2. 在Sample 列表中选择采样数据（面），然后在Fields 列表中选择准备绘制直方图的数据。 3. 在此面板底部点击Plot 按钮以显示直方图。

缺省情况下，y 轴表示的是颗粒百分数。在Options 属性框下取消Percent 选项就可以显示实际颗粒数。在Divisions 选项下可以设定图形中的间隔数（组数）。使用Delete 按钮可以从列表中删除采样平面，点击Compute 按钮可更新Min/Max 值。 19.13.8 磨蚀/沉积的后处理

用户可以使用Sample Trajectories 面板以积聚方式（通过一系列的喷射源）来计算壁面的磨蚀/沉积速率。首先在Release From Injections 列表中选定某个喷射源然后计算其轨道；然后激活Accumulate Erosion/Accretion Rates 选项，选定下一个喷射源（在取消第一个喷射源之后），点击Compute 按钮。每次用户点击Compute 之后，此表面的速率就会积聚。

！！由于磨蚀速率沉积速率仅定义在壁面，所以他们不能以节点数值显示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pkcv.html