DPM积分时间步长和particle time step size之间是个啥关系

Forwardyang

哪位高手帮咱解答一下，很苦恼。另外离散相加入之后连续性方程的残差会直接跳到1的数量级，然后在那附近小范围波动，再也不下来了，同时流场中出现回流，一段时间之后看流场，发现全场都变成一个很小的速度，只有入口部分有一小块速度比较高，这是为什么呢，怎样调整能是连续性方程的残差降下来呢。
PS：连续相用了组分传输模型

xrs333

“DPM积分时间步长和particle time step size之间是个啥关系”，这个问题缺上下文。
下面的问题与你模型未能真实地反映物理实际有关。你先说说液滴的饱和蒸气压是如何定义的。

Forwardyang

谢谢版主的回复
我是要做这样一个问题：si颗粒在氮气中发生化学反应，生成物为固体氮化硅直接覆盖在si颗粒的表面，然后气体通过表面产物层进入颗粒内部继续反应。由于此问题需要颗粒由两种物质组成，并且在比例上会不断变化，所以考虑采用multicomponent particle来做，要想激活多组分颗粒就需要激活连续相的组分传输模型，我把连续相的混合物设成只有氮气。
经过这样一番设置，我就开始算了，首先将连续相算收敛，连续性方程的残差到1e-03，然后加入离散相，这一加就直接导致我上面描述的问题了。

不知道我说清楚没有，还请版主指教。

[ 本帖最后由 Forwardyang 于 2010-12-7 18:31 编辑 ]

Forwardyang

关于“积分时间步长和particle time step size之间是个啥关系”，我可能没有说清楚，下面说一下我的理解。因为我知道离散相计算是需要个积分时间的，这个时间应该由tracking parameters中的step length factor（表明颗粒穿过一个网格所需要的积分时间步数）或者 length scale（表明颗粒一个积分时间步所经过的距离）确定，在稳态颗粒计算当中就是以这个时间步长来积分离散相 ，从而确定颗粒在流场中的轨迹，step length factor越大，相当于粒子穿过流场所需要的计算步数越多；在离散相非稳态计算中，粒子是以particle time step size的时间步长来喷射颗粒的，颗粒喷射完之后就要跟踪其轨迹，这时又要用到积分时间步长的概念，由于两次喷射之间的时间间隔是particle time step size，这就要求积分时间步长一定要小于或者等于particle time step size，否则颗粒就会“走过头”。由于我们只能指定step length factor（或者 length scale），为了算step length factor（或者 length scale）似乎我们还需要知道颗粒的速度，想到这我就想不明白了。我觉得应该是我前面描述的想法里边有一些是错误的（应该不会全错吧呵呵），请斑竹帮忙解答一下，太感谢了！

[ 本帖最后由 Forwardyang 于 2010-12-7 19:02 编辑 ]

xrs333

multicomponent particle我没有用过。但是感觉你说的那种机制：“生成物为固体氮化硅直接覆盖在si颗粒的表面，然后气体通过表面产物层进入颗粒内部继续反应”，不知能否正确模拟。

Forwardyang

谢谢回复！
反应机制方面准备写UDF。现在的情况是我单纯用惯性颗粒来算还是不收敛，好苦恼啊

xrs333

是不是颗粒喷射流量太大，导致局部体积分数过大。另，那个是惰性颗粒。

Forwardyang

谢谢纠正呵呵，我一直以为那个是惯性呢。
injection type 选的是single，应该是一次只喷射一个粒子，质量流量0.1kg/s，我觉得这个应该是最简单的了

另外我对“积分时间步长和particle time step size”的理解是不是有问题呢？

xrs333

一次只喷一个，动量和质量源项都会比较大，容易发散，也不符合实际。
积分时间步长是为了求得颗粒运动轨迹而对颗粒运动方程进行数值积分时的步长。
particle time step size仅当采用非稳态方式进行颗粒轨迹计算时才会用到，是进行颗粒轨迹计算的时间间隔步长。后者是隔多长时间做一次颗粒轨迹的计算，让颗粒前进一次；前者是进行颗粒轨迹计算时所用的积分时间步长。关于颗粒轨迹计算的方式说明如下。
    进行分散相颗粒轨迹计算的方式有稳态和瞬态两种。所谓稳态方式是指每隔一个或若干个连续相流场迭代步，在该迭代步流场状态下，对每个颗粒进行从起始位置直到终了（颗粒到达计算域边界或轨迹追踪已达最大步数）的轨迹积分计算和源项计算；而瞬态方式是指每隔一个或若干个连续相流场的迭代步，对每个颗粒进行一个或若干个颗粒时间步的轨迹积分计算，得到更新的颗粒位置。不论连续相的求解是稳态还是非稳态的，两种方式都可以采用，但是其意义是不同的。稳态方式得到颗粒的运动轨迹线，而瞬态方式得到颗粒的位置。对于非稳态流动问题，稳态方式的颗粒轨迹积分相当于是计算颗粒在某一时刻的“冻结”流场中的轨迹，其一条轨迹并非某一颗粒的实际运动历程。对于颗粒St<<1，颗粒跟随性好的情况，颗粒的运动轨迹就是流动的迹线。这时，如果颗粒源（即喷射，Injection）的颗粒流的数目足够大，并且分散相初始条件不随时间变化，使得从颗粒源发出的大量颗粒的初始条件在统计上是稳定的，则稳态方式计算的颗粒轨迹可以代表当时计算域内全部颗粒的运动。否则，稳态方式得到的轨迹既不是颗粒的实际运动历程，也不代表计算域内全部颗粒的运动。为了正确再现非稳态问题中分散相颗粒的运动，应采用颗粒轨迹追踪的非稳态方式，交替进行连续相和分散相的迭代。

Forwardyang

谢谢版主这么详细的解答！
分散相稳态计算我大致能够理解。但是瞬态计算中如果设置particle time step size为0.001s，而step length factor设为5，则每隔0.001s更新一次颗粒位置，这个更新颗粒位置的过程就是对颗粒运动方程进行一次积分，而我理解积分时间应该等于0.001s，否则颗粒在这次积分计算中要么走过头（积分时间>0.001s），要么没走到（积分时间<0.001s）,那好像就用不到step length factor了，所以我的理解应该是错误的，我错在哪里了呢？

Forwardyang

对上面的问题真的很困惑，期盼版主能在百忙之中抽点时间帮忙解答一下，谢谢啦！