第19章 FLUENT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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。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： x p px pD p F g uuF dt du + − +−= ρ ρρ )( )( （19.2.1） 其中( )( pD uuF − )为颗粒的单位质量曳力，其中其中， 24 Re18 2 D pp D C d F ρ µ = （19.2.2） u 为流体相速度， pu 为颗粒速度，µ为流体动力粘度，ρ为流体密度， pρ 为颗粒密度（骨架密度）， pd 为颗粒直径， Re 为相对雷诺数（颗粒雷诺数），其定义为： µ ρ uud pp − ≡Re （19.2.3） 曳力系数 DC 可采用如下的表达式： ReRe 32 1 aa aCD ++= （19.2.4） 对于球形颗粒，在一定的雷诺数范围内，上式中的 321 ,, aaa 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 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 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  沿着每个颗粒。／液滴轨道的颗粒流的质量流率 pm （只有考虑相间耦合时才是必须要设定的）  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 1φ 到 Nφ ），对每一个初始条件φ设 定相应的 1φ 与 Nφ 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φ值之间进行插值。 )1( 1 1 1 −− − += i N N φφφφ （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） 0-70 70-100 100-120 120-150 150-180 180-200 质量分数所占比 例 0.05 0.10 0.35 0.30 0.15 0.05 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： ndd d eY )/(−= （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， fgh ，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， vapT ,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， bpT ，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， 0vf ，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， miD , 。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， miD , （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， satp ，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