DPMFoam injectionModels 中初始速度 U0

Jasper 0

各位大佬好，

本人在模拟Diaz bubble column时，在kinematicCloudProperties里的injectionModels中给定如下代码，

在给定parcelsPerSecond后，颗粒入口的速度理论上来说应该等于parcelsPerSecond*颗粒体积/入口面积，但是不知道此处U0的作用是什么，我改变U0的值从0到100m/s 发现结果只有微小的差异。因此想知道U0的作用是什么？应该如何给定U0的值呢？还望大佬指点一二！
下图为U0为1m/s和100m/s时水相的速度分布

李东岳

U0的作用应该是微乎其微。因为这个U0的速度进来之后，直接就被drag force改变了。另外云图其实看的不准确。你可以对比一下线图。

Jasper 0

@李东岳谢谢李老师的回复，我做了速度矢量图，能看出来有微小的差异。但我想知道颗粒从入口进来的速度不是应该通过 parcelsPerSecond颗粒体积/入口面积得来的吗？如果按U0进来的话，那进来的颗粒数是不是变成parcelsPerSecond=U0入口面积/颗粒体积了？但通过对比U0=1 和100 我发现，入口的速度主要跟设置的parcelsPerSecond有关，就是不知道U0起了个什么作用。。。

李东岳

@jasper-0 在 DPMFoam injectionModels 中初始速度 U0 中说：

parcelsPerSecond颗粒体积/入口面积得来的吗？

这是计算的粒子数量。U0是粒子进来的初始速度。这种流动主要是drag决定的速度。你给U0=0也可以。

Jasper 0

@李东岳感谢李老师的解答，我发现模拟气泡的话确实主要跟曳力有关。U0 主要取决于颗粒的性质，刚改了颗粒密度为2500模拟固体injection，发现U0 的改变对结果影响很大，现在有了基本了解了

星星星星晴

U0 就是parcel的初始速度。
因为你现在用的是气泡，parcel的密度远远小于周围流体的密度，如东岳大佬所说，在计算drag的时候就直接给处理掉了。所以你才能发现改变颗粒密度为2500以后就影响很大。

而且你也要看你是2-way 还是1-way。
如果你只是1-way倒还好，影响不大，因为只有fluid to parcel，
如果你要考虑2-way的话，parcel to fluid 就是个问题了。

@jasper-0 在 DPMFoam injectionModels 中初始速度 U0 中说：

颗粒入口的速度理论上来说应该等于parcelsPerSecond*颗粒体积/入口面积

parcel的入口速度就是U0只是在你射入以后，就被couple了

injection model

选择喷射模型
初始化: 什么时候开始喷射，喷射的总数量，总体积（flowrate 时间积分），根据parcelbasisbasistype计算nParticle，这些影响到你的总flow rate
设置 injection position and cell
设置parcel properties: 速度和parcel直径

Jasper 0

@星星星星晴
感谢大佬的悉心解答！我现在改用patchFlowRateInjection，但是对于parcelConcentration的定义不是很明确，以下是我的代码。我看了下PatchFlowRateInjection.H，发现定义为 Parcels to introduce per unit volume flow rate m3 [n/m3]，这意思是不是说每进来1立方米水携带多少个粒子？比如我的流量为0.001 m3/s,每秒携带10个粒子，那parcelConcentration是不是应该是10000？

injectionModels
    {
        model1
        {
           type             patchFlowRateInjection;
            phi alphaPhi.water;
            patch            inlet;
            duration         10;
            SOI              0;
        parcelBasisType  fixed;
            massTotal        5.257e-3;
            nParticle        1;
            concentration 1;
            parcelConcentration 21220659079;

            sizeDistribution
            {
                type        fixedValue;
                fixedValueDistribution
                {
                    value   3e-4;
                }
            }

        }

Jasper 0

@李东岳
李老师好，我发现一个问题，还是对于Diaz bubble column这个算例，压力p的边界条件设为如下：

internalField   uniform 1e5;

boundaryField
{
    ".*"
    {
        type            fixedFluxPressure;
        phi             phi.water;
        value           $internalField;
    }
}

然而在计算结果中并没有得到静水压力，上下面的水压差只有5.2，感觉是用空气密度算出来的压力差，这应该对计算结果会造成影响吧？是不是DPMFoam只能应用于空气为连续项的情况啊？

星星星星晴

@jasper-0 不好意思，我没用过这个injection model，我建议你要是有功夫就研读一下injection model 的具体喷射方式和计算过程，这个东西完全能用手算的。这样你才能知道到底哪一项对你喷射的颗粒有什么变化。
大致看的样子这个parcelconcentration 影响到的是你喷射parcel 数量。

template<class CloudType>
Foam::label Foam::PatchFlowRateInjection<CloudType>::parcelsToInject
(
    const scalar time0,
    const scalar time1
)
{
    if ((time0 >= 0.0) && (time0 < duration_))
    {
        scalar dt = time1 - time0;

        scalar c = concentration_.value(0.5*(time0 + time1));

        scalar nParcels = parcelConcentration_*c*flowRate()*dt;

        Random& rnd = this->owner().rndGen();

        label nParcelsToInject = floor(nParcels);

        // Inject an additional parcel with a probability based on the
        // remainder after the floor function
        if
        (
            nParcelsToInject > 0
         && nParcels - scalar(nParcelsToInject) > rnd.globalScalar01()
        )
        {
            ++nParcelsToInject;
        }

        return nParcelsToInject;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

Jasper 0

@星星星星晴多谢大佬，不好意思刚看到，通过代码看确实是喷射parcel数量