拉格朗日粒子仿真

使用格物云CAE的拉格朗日粒子模块,可以对拉格朗日粒子的流动进行仿真。

拉格朗日粒子跟踪模型着眼于流体质点,基本思想是跟踪代表性的颗粒样本穿过连续流的轨迹。对每个颗粒积分常微分方程求得位置和速度,适合于离散相体积分数较小的情况。通过此模块,可以获得单个颗粒的行为、停留时间等详细信息,针对颗粒尺度分布范围较宽的情形,比欧拉方法代价小。如果颗粒的尺寸改变,其阻力、传热和传质的详细模拟更精确。

拉格朗日粒子模块中包含以下两种粒子计算方式:

  • 单向耦合,两相的流动预测相对简单,颗粒轨迹对流场不影响。单向耦合可用于低分散相负载的流动中,颗粒对流体运动的影响可以忽略不计。
  • 双向耦合,要求颗粒的动量源加入流体的动量方程中,动量源加载于此时间步长内该颗粒处于的控制体积中,可能由于湍流耗散力或阻力所致。

开始仿真

使用格物云CAE网站,我们可以通过下面的几个步骤轻松开启拉格朗日粒子仿真!

进入格物云CAE网站

格物云CAE

在页面下方模块栏中选择流体仿真-拉格朗日粒子仿真,进入拉格朗日粒子仿真介绍截面:

格物云CAE

点击介绍文本下方蓝色开始仿真按钮,弹出创建工程窗口:

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输入工程名称后,点击创建,进入拉格朗日粒子仿真界面:

格物云CAE

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拉格朗日粒子仿真模块树如图所示:

  1. 粒子计算设置

在粒子计算设置选项卡中,可以设置粒子计算的精度、特性等。

  1. 粒子统计设置

在粒子统计设置选项卡中,可以设置统计粒子的权重,开始粒子计算的时间步等设置。

  1. 全局设置

在拉格朗日粒子仿真选项卡中,可以对整体的湍流模型及算法进行设置,包含了湍流模型、时间格式以及速度-压力算法等。当选择特定湍流模型时,还需要进行长度尺度或速度尺度的设置。如果想看到更加详细的湍流模型介绍,请点击[湍流模型]

  1. 网格

在网格选项卡中,可导入软件默认的网格格式(med/inp/cbd/cgns),用户需预先把所需的边界面组和体组定义完整,否则在后续的仿真分析中不能选择未定义的面组和体组。

  1. 全局模型

在全局设置选项卡中,可以定义仿真区域的重力加速度及方向。

  1. 材料

在材料选项卡中,可以计算流体选择为常用的流体介质,如水、空气、氧气、氢气等,包括粘性模型、动力粘度、密度。同时也支持用户自定义流体物性

  1. 初始条件

在初始条件选项卡中,可以为流体域赋予一个初始状态,即初始时刻流场的速度及湍流值的定义。 如果想看到详细的初始条件设置介绍请点击[初始条件]

  1. 边界条件

在边界条件选项卡中,可以基于网格内的边界面,为流体域的边界指定边界条件,如入口、出口、壁面、对称面等。

  1. 体组

在体组选项卡中,可以基于网格模型中预定义的体组,为流体域中的特定区域指定多孔介质模型,或者添加动力源项和压头损失。

  1. 求解器

在求解器选项卡中,用户还可根据自己的需要对求解器进行个性化选择与设置,以满足计算需求。如果想看到选择和设置求解器的详细说明设置介绍请点击[求解器设置]

在总体求解设置选项卡中,可启闭或选择不同的求解策略设置,例如梯度重建类型、相邻网格拓展方式、压力松弛因子更改、密度变化算法等。

在方程求解设置选项卡中,可对流体方程待求解参数的求解器、残差,以及它们的的求解格式进行设置。

  1. 时间步&资源

在时间步&资源选项卡中,可对时间步和时间步长进行定义,同时可指定仿真计算需要调用的计算核数和后处理结果的输出频率。

  1. 结果配置

在结果配置选项卡中,可以设置输出指定物理量时间平均结果,选择输出的体数据物理量或面数据物理量,设置监测线或监测点上指定物理量的变化过程

  1. 仿真计算

在所有的仿真参数和条件设置完成后,可以在仿真计算选项卡中提交仿真计算。 当计算结束时,用户可以查看流场内物理场的云图结果,包括速度场、压力场等。同时用户还可得到计算时的求解日志,来获取计算时的一些重要信息,及错误提醒,方便用户及时找到问题所在,解决棘手问题。

教程案例

案例1-带粒子追踪的环形紫外反应器

案例2-微混合器中的颗粒跟踪

案例3-圆柱绕流的颗粒跟踪

案例4-旋转分离器