DPMFoam求解中,重力居然会加速液体相?



  • 最近用DPMFoam做颗粒-流体模拟,感觉速度的趋势有点不大对劲。然后试了一下用DPMFoam求解纯液体相(颗粒设置了一个较大的入射时间,所以没有颗粒进入),发现液相的速度居然会被重力加速,请问这合理嘛?

    我试过最简单的channel395模型,改成用DPMFoam求解。边界条件中, laminar模型牛顿流体,U.air中只有noSlip和cyclic,p中只有 zeroGradient和cyclic,internalField都是0,没有其他任何源项,重力g设置成顺气流方向。这样求解出来的液相会被重力加速,比如0.1s时,channel中心线上液相速度正好为0.98m/s。

    我的理解是,重力在数值计算中应该只加速颗粒相吧?我的密度输出文件rho.air中,也一直是uniform 1.225,即我设置的初始值,所以液相没有理由被加速呀,想不通。。。



  • 您好,我最近也在专研DPMFoam,有个问题想请教一下您,假设我在初始的位置上设定了N个粒子,那么他是自动每隔一定的时间发射出N个粒子吗,最后系统是aN个粒子吗?谢谢了



  • http://www.cfd-china.com/topic/394/

    @zhangxc0223 之前发现过这个问题,具体后来怎么解决的我有点忘了...



  • @upc_ngh 看你怎么设置了吧,你说的在指定初始位置上设置N个粒子应该是manualInjection吧,这个就是有一个入射时间SOI,在该时间步一次性加入。自动随时间入射的有patchInjection之类的,这些才可以设定parcelsPerSecond。



  • @东岳 谢谢东岳老师,您链接的这个帖子里确实有讲,这个问题是phiForces引起的,后面也有讨论到怎么修正,不过我需要理解消化消化,再次感谢



  • @zhangxc0223DPMFoam求解中,重力居然会加速液体相? 中说:

    manualInjection
    好的,明白了,多谢多谢:xinxin:



  • @东岳 根据那个帖子的后续讨论,想提两个问题。

    1. 按照我的算例,重力是顺气流方向,如果我只想把重力作用在颗粒上,不作用在流体上,能不能直接删掉phiForces里面的 “+ rAUcf*(g & mesh.Sf())”项?直接删掉的话会有什么不合理的地方吗?源代码如下:
    surfaceScalarField phicForces
    (
       fvc::flux(rAUc*cloudVolSUSu/rhoc) + rAUcf*(g & mesh.Sf())
    );
    
    if (pimple.momentumPredictor())
    {
        solve
        (
            UcEqn
         ==
            fvc::reconstruct
            (
                phicForces/rAUcf - fvc::snGrad(p)*mesh.magSf()
            )
        );
    
        fvOptions.correct(Uc);
    }
    
    

    我试着用这样修改后的求解器进行一些简单的算例(比如一个颗粒流体中,颗粒流体初速度均为0,让其在重力作用下加速)结果看起来没有问题。但是不知道会不会有其他的隐性问题,想请问一下各位。

    1. 还有想问一下,这个DPMFoam,考虑重力作用在流体上的初衷是什么?


  • 标准的拉格朗日离子方程需要通过连续相的压力梯度计算浮力。如果你假定连续相的不可压缩,这一项需要在拉格朗日粒子中同时重新植入一下。对于粒子项密度更大的时候,或许可以忽略

    批注 2019-11-16 144145.png

    你看下拉格朗日那面浮力怎么计算的。手头没有openfoam有点忘了



  • @东岳 有个问题还是没明白,在竖直向下的颗粒-空气流中(重力方向向下,只考虑重力和拽力),速度关系应该是:固体颗粒的速度>颗粒流中气体的速度>纯空气流动中的气体速度。但是在DPMFoam求解出的结果中,无论总是得到:固体颗粒的速度<颗粒流中气体的速度。不知道这个是不是一个bug?还是说DPMFoam的求解初衷不适合这种流动?



  • @zhangxc0223DPMFoam求解中,重力居然会加速液体相? 中说:

    @东岳 有个问题还是没明白,在竖直向下的颗粒-空气流中(重力方向向下,只考虑重力和拽力),速度关系应该是:固体颗粒的速度>颗粒流中气体的速度>纯空气流动中的气体速度。但是在DPMFoam求解出的结果中,无论总是得到:固体颗粒的速度<颗粒流中气体的速度。不知道这个是不是一个bug?还是说DPMFoam的求解初衷不适合这种流动?

    抱歉句子没说完整:
    无论有没有这个phiforce的重力项,总是得到:固体颗粒的速度<颗粒流中气体的速度。不知道这个是不是一个bug?还是说DPMFoam的求解初衷不适合这种流动?



  • @zhangxc0223DPMFoam求解中,重力居然会加速液体相? 中说:

    固体颗粒的速度<颗粒流中气体的速度

    为什么?DPMFoam在求气泡的时候气泡颗粒速度肯定大于液体速度呀



  • @东岳 确实求出的结果就是这样,我也纳闷。然后我试了很多组模拟,发现在总体速度稍低(Ub≈3)的颗粒流中,颗粒速度总是会大于气体速度,然而在总体速度稍高(Ub≈12)的颗粒流中,颗粒速度只有在近壁区域会大于气体速度,其他区域都是小于气体速度。如下两图所示,其中纵坐标是颗粒或者气体的绝对速度,横坐标是距离中心线的距离,r/R=1表示管壁。我的模拟都是重颗粒(颗粒空气密度比为1000)

    Picture1.jpg

    我一开始以为是网格的问题,然后根据速度的不同,按相同比例细化之后,发现仍然是这个趋势。不知道是什么原因导致的?会是DPMFoam中对颗粒速度处理的问题嘛?

    我查找过相关文献,但是确实在稍高速度的条件下的研究很少,所以也无法确定是模拟的问题,还是颗粒流的真实情况就是这样?但是我的理解是颗粒收重力的作用,任何情况下都会比气体快的,这个理解没错吧?



  • 这是竖直管道颗粒流?边界条件都是什么样的?稀疏的?St数有多少。你这个截面位置在什么位置



  • @东岳 对,竖直管道,重力和就是流向方向,出入口是周期边界,然后用添加了一个Ubar控制总体速度,初始速度场是从充分发展湍流的管流映射过来的。颗粒-气体体积分数是1o^-4量级,St在5左右。这个截面也是充分发展之后的结果。



  • @zhangxc0223 我正在用矩方法算这个耶.. 针对你的问题,感觉跟这个很像,https://www.jianguoyun.com/p/DSS2YxIQ9s3ZBhjX_6oC 看图3,二者速度无差异


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