喷射器条件参考
本节介绍可用的喷射器条件。
可以使用下列条件设置喷射器:
允许与边界重叠
将喷射器类型设为表面喷射器时,该节点将添加到树中。
- 属性:
启用 对应值节点 关闭 默认值。
无。 打开 支持 DEM 颗粒与边界重叠,就像与其他 DEM 颗粒重叠一样,采用初始重叠值。
- 初始重叠
- 与边界重叠作为颗粒等效直径(视为等体积球体的直径)的分数。值范围介于 0.0 和 0.49 之间。默认值为 0.01。
角速度指定
可以使用矢量符号指定的角速度喷射 DEM 颗粒。指定流速分布。
- 属性:
方法 对应值节点 组分 将角速度作为含幅值的矢量输入。
- 角速度
- 矢量符号用于指定喷射颗粒的角速度,其中,矢量的幅值和方向分别相当于角旋转速率和旋转轴。
喷雾器类型
在 LISA 模型中可用。将喷射器类型设为喷嘴喷射器时,该节点将添加到树中。
- 属性:
喷雾器类型 对应值节点 压力旋流 模拟从压力旋流喷嘴喷射喷雾。压力旋流喷嘴可产生一个广角的空心锥喷雾。
- 内锥角
- 定义圆锥体绕中心轴的内角。值为零时会形成实心锥。
- 外锥角
- 定义在其中喷射颗粒包的圆锥体绕中心轴的外角。
- 旋流角
定义绕雾化液滴的喷射器轴的角/周向速度分量。该值默认设为零。
- 颗粒包流
设置每个注射点的颗粒包流数(在非稳态模拟中,还设置每个时间步的颗粒包流数)。
- 喷嘴直径
喷射颗粒包时穿过的圆的直径。
- 膜破碎常数
- 此值是在 LISA 模型的耗散关系中,破碎时的液膜表面干扰与其初始值之比。
- 喷射器上游压力
- 设置上游压力,用于计算 Eqn. (3094) 中的 。上游压力是可强制液体穿过压力旋流喷嘴的压头,用来预测液膜的出口速度。
- 轴
定义在其中喷射颗粒包的圆锥体的中心轴。
- 质量流率
- 在隐式或 PISO 非稳态模拟中定义通过喷嘴入口的质量变化率。
平面扇形 模拟从平面扇形喷嘴喷射喷雾。平面扇形喷嘴可生成扇形喷雾模式以提供均匀的喷雾覆盖。

- 短轴长度
- 椭圆形喷嘴出口的短轴长度 。
- 主轴长度
- 椭圆形喷嘴出口的长轴长度 。
- 圆锥体随机化
- 控制喷射点的位置是否随机分布。此选项仅适用于非稳态模拟。激活重新随机化后,在每个时间步处,喷射的颗粒包在椭圆喷嘴出口处随机分布。停用后,颗粒包从喷嘴原点(即从一个点)喷射。但是,喷射颗粒包的速度矢量在由指定锥角定义的形状内具有随机方向。
- 膜破碎常数
- 在 LISA 模型的耗散关系中,用于校准破碎时的液膜表面干扰与其初始值之比。经验常数,Eqn. (3103) 中的 。
- 副锥角
- 喷射雾锥相对于椭圆喷嘴出口短轴的角度。
- 颗粒包流
- 设置每个注射点的颗粒包流数(在非稳态模拟中,还设置每个时间步的颗粒包流数)。
- 主锥角
- 喷射雾锥相对于椭圆喷嘴出口长轴的角度。
- 喷射器轴
- 在选定的坐标系中,指定喷射器轴和长轴的原点。喷射器轴定义喷雾喷射的方向。长轴定义椭圆喷嘴出口的长轴方向。
粗粒度选项指定
激活粗糙颗粒模型或粗糙颗粒颗粒包接触模型时,该节点将添加到树中。此条件定义每个模拟的颗粒包中表示的单个颗粒数。
- 属性:
方法 对应值节点 常数 指示直接指定每个粗粒度颗粒包的单个颗粒数。这是随机喷射器的仅有选项。默认值为 1。
- 颗粒计数
- 对于表喷射器,是指单个颗粒包表示的颗粒数。它可以是常数或从喷射表中读取。默认值为 1。
对于随机喷射器,是指一次操作中喷射的颗粒数。
满足以下两个条件之一时,该节点将添加到树中:
- 当喷射器类型设为表喷射器且表类型设为“颗粒包表”时。
- 当喷射器类型设为随机喷射器且颗粒总量指定设为颗粒包数时。
动态 指示 Simcenter STAR-CCM+ 动态计算每个粗粒度颗粒的单个颗粒数。具体数量取决于其他喷射器条件和值,例如,流率指定、颗粒尺寸指定和质量流率。该数值不一定为整数,但不得小于 1。
无。
锥角样本分布
当喷射器类型为实心锥、空心锥或喷嘴喷射器时添加到树中。
- 属性:
启用 对应值节点 关闭 默认设置。将对颗粒包流采样,使圆锥表面(在时间 之后)一致地作为球坐标系中 和 的函数,喷射点作为原点。
无。 将对颗粒包流采样,使圆锥表面(在时间 之后)一致地作为球坐标系中 和 的函数,喷射点作为原点。
打开 对 中的喷射进行加权处理,以使样本密度沿喷射方向偏置。然后可以使用多项式加权喷射器值的喷射条件管理器选择锥角样本分布。
多项式加权 对 中的喷射进行加权处理,以使样本密度沿喷射方向偏置。
横截面指定
当喷射器是空心或实心锥喷射器时,该节点将添加到树中。圆锥体的横截面可以是圆形或椭圆。默认值为圆形。
- 属性:
方法 对应值节点 圆 表示锥体喷射器的横截面为圆形。这是默认设置。
- 轴
- 指定长轴与短轴的长度比。默认值 1.0 表示横截面为圆形。此物理量必须大于或等于 1。
- 喷射器直径
椭圆 表示锥体喷射器的横截面为椭圆。喷射器轴值节点下给定了椭圆轴的比例和方向。
- 长宽比
- 指定长轴与短轴的长度比。默认值 1.0 表示横截面为圆形。此物理量必须大于或等于 1。
- 喷射器轴
- 此值指定锥形喷射器的椭圆横截面的位置和方向。
- 短轴最大速度
- 此值指定沿椭圆短轴的最大速度。默认值为 0。
- 短轴长度
- 喷射器孔沿椭圆短轴的总长。默认值为 0。
循环喷射器指定
当喷射器的类型为表喷射器且其表类型指定设为颗粒包时,此节点将添加到树中。
- 属性:
循环 对应值节点 关闭 无。 打开 用于支持周期喷射。这是默认设置。
循环时间 提供重复喷射之间的时间段。
流速分布
当喷射器是点喷射器以外的任何其他类型时,该节点将添加到树中。 有三种流速分布方法。例如,以包含 20 个喷射点的喷射器为例。每个点在每个时间步喷射 10 个颗粒包;也就是说,每个喷射点都有 10 个颗粒包流。假设时间步为 1 s,指定流率为 1 kg/s。
- 如果流速分布设为根据喷射器,则每秒总质量为 1 kg。
- 如果流速分布设为根据喷射器点,则每秒总质量为 20 kg。
- 如果流速分布设为根据颗粒包流,则每秒总质量为 200 kg。
- 属性:
流率指定
此条件指定如何定义喷射器上的颗粒流率。设置流率指定可调整颗粒尺寸分布,该分布根据流率的选定方法进行加权。
- 属性:
方法 对应值节点 质量流率 指示根据质量流率推导得出喷射器引入颗粒的速率。因此,该条件不适用于无质量颗粒模型。
- 质量流率
- 适用于:任何喷射器。
在大多数情况下,指定质量流率意味着颗粒包流中的每个颗粒包具有相同的质量(非稳态)或质量流率(稳态)。对于表面喷射器类型, 给出了每个颗粒包的质量或质量流率的尺度。 为颗粒包穿过的面的面积, 为表面喷射器的总面积。
体积流率 指示根据体积流率推导得出喷射器引入颗粒的速率。因此,该条件不适用于无质量颗粒模型。
- 体积流率
- 适用于:任何喷射器。
指定体积流率意味着颗粒包流中的每个颗粒包具有相同的体积(非稳态)或体积流率(稳态)。 给出了每个颗粒包的体积或体积流率的尺度。 为颗粒包穿过的面的面积, 为表面喷射器的总面积。
颗粒流率 指示直接指定喷射器引入颗粒的速率。
- 颗粒流率
- 适用于:任何喷射器。
指定颗粒流率意味着颗粒包流中的每个颗粒包具有相同的颗粒计数(非稳态)或颗粒流率(稳态)。 给出了每个颗粒包的质量或质量流率的尺度。 为颗粒包穿过的面的面积, 为表面喷射器的总面积。
质量通量 指示使用质量通量指定喷射器引入颗粒的速率。最终的质量流率取决于喷射器部件的表面积。此方法仅适用于表面类型喷射器。
体积通量 指示使用体积通量指定引入颗粒的速率。最终的体积流率取决于喷射器部件的表面积。此方法仅适用于表面类型喷射器。
- 体积通量
- 适用于:表面喷射器。
它作为标量分布输入。通过喷射器表面的每个单独面的实际体积流率是面表面积与指定体积通量的乘积。
颗粒通量 指示使用颗粒通量指定引入颗粒的速率。最终的颗粒流率取决于喷射器部件的表面积。此方法仅适用于表面类型喷射器。
- 颗粒通量
- 适用于:表面喷射器。
它作为标量分布输入。通过喷射器表面的每个单独面的实际颗粒流率是面表面积与指定颗粒通量的乘积。
动态 指示 Simcenter STAR-CCM+ 动态计算引入颗粒的速率。颗粒流率取决于颗粒填充指定和种子数值。此方法仅适用于随机类型喷射器。
无。
喷射时间率指定
与其他拉格朗日颗粒不同,DEM 颗粒会相互作用。因此,并非始终能够在迭代开始时同时喷射所需的质量。该选项用于将此默认行为更改为随时间步平滑喷射。选择是在时间步开始时同时喷射 DEM 颗粒,还是在一系列子步内喷射 DEM 颗粒。
- 属性:
时间率 对应值节点 时间步 在迭代开始时同时喷射所有颗粒。默认设置。如果同时喷射许多颗粒,可能会出现问题。
无。 子步 颗粒喷射贯穿时间步的整个求解过程。使用此方法可避免因同时喷射大量颗粒而导致的问题,但可能会导致求解器速度降低。
无。
喷射体积修正指定
此条件适用于 DEM 喷射器。
- 属性:
启用 对应值节点 关闭 这是默认设置。
先将 DEM 颗粒喷射到计算域中,然后才会出现任何流体。在与 DEM 颗粒相同的位置中,当体积分数等于 1 时,流体也会随之初始化。这种不一致导致 DEM 模拟的早期阶段出现不稳定性。
无。 打开 Simcenter STAR-CCM+ 考虑 DEM 颗粒在初始化流体体积分数时所占的体积。流体体积分数的总和为(1 - DEM 相体积)。
无。
喷嘴内成核
当喷射器为喷嘴类型时,此节点将添加到树中。
- 属性:
栅格结构
当喷射器为栅格喷射器类型时,该节点将添加到树中。允许通过指定的网格独立空间分布将颗粒喷射到系统中。与其他喷射器类型相比,栅格喷射器的主要优点在于,能够快速引入更高的颗粒负载并相对重构稳定颗粒分布。
- 属性:
栅格 对应值节点 简单立方 颗粒喷射点对应于立方体的角。
无。 体心立方 颗粒喷射点对应于立方体的角和形心。
无。 面心立方 颗粒喷射点对应于立方体的角和面中心。
无。
方向指定
选择非球体 DEM 颗粒形状时,该节点将添加到树中。用于指定喷射颗粒的初始方向。
- 属性:
重叠指定
使用表喷射器喷射 DEM 颗粒时,该节点将添加到树中。激活该选项可指定可喷射重叠颗粒。
- 属性:
允许重叠 对应值节点 关闭 这是默认设置。
无。 打开 指定可以喷射重叠颗粒。
无。
颗粒填充指定
此条件指定用于定义喷射的颗粒数量的方法。选择随机喷射器类型时,该节点将添加到树中。
- 属性:
方法 对应值节点 体积分数限值 此方法是默认设置。
- 体积分数限值
- 指示通过设置颗粒所占的体积分数来指定颗粒填充。该值可以设为表达式,求值后得到空间不变量常数。该值可以与时间相关。默认值为 0.1。
随机喷射器的体积分数定义为:
体积分数限值用于定义引入喷射区域的颗粒的最大填充限值。由于喷射器喷射的颗粒由球体组成,因此体积分数始终小于 1。例如,使用单个球体时,最大值为 0.74。如果超出此限制,或者该区域中没有空间容纳更多颗粒,Simcenter STAR-CCM+ 将停止喷射颗粒。
- 喷射周期限制
- 此值设置喷射器可以尝试插入种子数的次数。此值与体积分数限值共同限制随机喷射器。
- 种子数
- 用于生成喷射点的种子数。该值可以设为表达式,求值后得到空间不变量常数。该值可以与时间相关。默认值为 100。
Parcel Count(包裹计数) 指示直接指定颗粒数量。
- 粒子束数
- 此值设置喷射器在任何指定时间尝试在模拟中保留的颗粒数。当计算域中存在的颗粒数小于此节点中指定的值时,喷射器会不断尝试喷射新颗粒;否则,它将停止喷射颗粒。
- 喷射周期限制
- 此值设置喷射器可以尝试插入种子数的最大次数。多个喷射周期可以补偿由于消除重叠颗粒导致的每个周期中减少的喷射颗粒。
- 种子数
- 用于生成喷射点的种子数。该值可以设为表达式,求值后得到空间不变量常数。该值可以与时间相关。默认值为 100。
最大填充 此方法仅适用于球形颗粒。
- 粒子束数
- 指示指定的球形颗粒数从较小的起始尺寸增长,直至达到最大填充密度为止。
- 初始体积分数限值
- 颗粒占用的体积分数的初始值。默认值为 0.3。
颗粒尺寸指定
此条件指定用于定义喷射器颗粒尺寸的方法。
- 属性:
方法 对应值节点 颗粒尺寸 对于其他方法,可以在任意单位系统中定义颗粒形状的相对尺寸和位置,这是因为 Simcenter STAR-CCM+ 将根据喷射器属性对喷射到系统中的最终颗粒进行比例缩放。比例因子为:
其中:
- 为使用蒙特·卡罗积分计算的颗粒体积
- 为喷射器体积
喷射器体积是球体体积,其直径在喷射器中指定:
其中:
- 为喷射器直径
- 颗粒直径
适用于:任何喷射器。
直接指定颗粒尺寸。
- 圆柱体高度
- 可应用于: 圆柱颗粒模型。
高度和半径的绝对值根据颗粒质量和密度确定。此值也可以根据喷射颗粒期间初始化的其他属性定义为场函数。
- 圆柱体半径
- 可应用于: 圆柱颗粒模型。
属性:
- 方法:选择用于指定圆柱颗粒尺寸的方法。可以使用标量分布的常用方法,以及如下所示的其他选项。
- 对数正态:使用对数正态颗粒尺寸分布指定颗粒尺寸的范围。对数正态设置将添加到这些属性中。
- 正态:使用正态颗粒尺寸分布指定颗粒尺寸的范围。正态设置将添加到这些属性中。
- Rosin-Rammler:使用 Rosin-Rammler 颗粒尺寸分布指定颗粒尺寸的范围。Rosin-Rammler 设置将添加到这些属性中。
- 表(颗粒尺寸 CDF):使用表格化颗粒尺寸分布指定颗粒尺寸的范围。表(颗粒尺寸 CDF)节点将作为子节点添加到该节点中。
- 表(颗粒尺寸 CDF,时间):使用表格化颗粒尺寸分布指定颗粒尺寸的范围。表(颗粒尺寸 CDF,时间)节点将作为子节点添加到该节点中。
- 值:使用文本输入指定该值。也可以直接输入表达式,如 10 * sin(3.14 * $Time)。仅当方法设为常数时,此属性才可用。
- 标量函数:激活从中可以选择场函数的对象选择器对话框,该场函数可以根据喷射颗粒时初始化的其他属性进行定义。仅当方法设为场函数时,此属性才可用。
- 函数:提供一个下拉列表,可从中选择用户函数。仅当方法设为用户程序时,此属性才可用。
- 维度:颗粒高度和半径的维数(只读)。
- 方法:选择用于指定圆柱颗粒尺寸的方法。可以使用标量分布的常用方法,以及如下所示的其他选项。
颗粒质量 - 颗粒质量
- 指示根据颗粒质量推导得出其尺寸。
- 圆柱体高度/半径比
- 可应用于: 圆柱颗粒模型。
高度和半径的绝对值根据颗粒质量和密度确定。此值也可以根据喷射颗粒期间初始化的其他属性定义为场函数。
颗粒模板缩放 仅当选择以下 DEM 颗粒模型时才可用:- 复合颗粒
- 颗粒簇
- 多面体颗粒
- 用户自定义柔性纤维
- 颗粒模板缩放
- 比例因子,用于缩放复合颗粒、颗粒簇或多面体颗粒的大小。此 DEM 颗粒形状也称为颗粒模板,在复合颗粒簇和用户自定义柔性纤维的形状节点下定义。请参见创建单独组成的颗粒形状。对于多面体颗粒模型,模板由选定的部件定义。请参见部件。比例因子的默认值为 1.0,表示喷射的颗粒尺寸与模板尺寸相同。
投影至边界
将喷射器类型设为点或表时,该节点将添加到树中。喷射器输入为衍生部件时,该节点将添加到部件中。
激活此条件后,喷射点将从其原始位置投影至指定边界的最近边界面。默认情况下,此条件处于停用状态。
- 属性
- 启用
启用 对应值节点 关闭 这是默认设置。
无。 打开 将激活指定边界壁面上的喷射点。
- 初始重叠
- 与边界重叠作为颗粒等效直径(视为等体积球体的直径)的分数。值范围介于 0.0 和 0.49 之间。默认值为 0.01。
- 边界
- 指定要有投影的喷射点的边界。
随机喷射
将喷射器类型设为表面喷射器时,该节点将添加到树中。
- 属性:
组分指定
选择拉格朗日组分模型时,该节点将添加到树中。
此对象类似于连续体的组分指定,可用于选择如何指定喷射的颗粒中的组分比例:
- 属性:
方法 对应值节点 摩尔分数 组分的摩尔量与颗粒的摩尔量之比。
- 组分摩尔分数
- 颗粒中的组分摩尔分数是组分的摩尔量与颗粒的摩尔总量之比。此对象的作用类似于连续体的组分摩尔分数。
质量分数 组分的质量与颗粒的总质量之比。
- 组分质量分数
- 颗粒中的组分质量分数是其质量与颗粒的总质量之比。此对象的作用类似于连续体的组分质量分数。
时间随机化
在非稳态模拟中,此对象适用于非 DEM 喷射器。激活时,它会导致模型在时间步内随机选择颗粒包喷射时间,而非在时间步开始时选择所有颗粒包的默认喷射时间。例如,这种随机化可以改善动画的外观,否则,各组颗粒包会显示为一起“前进”。
- 属性:
随机 对应值节点 关闭 在时间步开始时喷射所有颗粒包。
无。 打开 在时间步内随机选择颗粒包喷射时间。
无。
转换条件
适用于:颗粒包转换喷射器。
指定相间转换的时刻。
- 属性:
方法 对应值节点 模型驱动 用于自由流液滴相到附壁液滴相转换。一旦自由流液滴碰撞壁面边界并由沉积模型驱动,就会发生这种转换。
无。 用户自定义条件 用于 DEM 到 DEM 相转换,拉格朗日自由流到另一个拉格朗日自由流相转换,或者 DEM 到拉格朗日自由流相转换。
转换标准 控制喷射器将源相中的哪些颗粒包重新喷射到目标相。单击自定义编辑器,然后在对话框窗口中输入准则,可以直接输入,也可以从转换准则对话框的参考选项卡中选择系统函数。示例:
$ParticleDiameter < 0.05此条件会转换源相中直径小于 0.05 m 的颗粒。
速度指定
喷射颗粒的初始速度可以作为矢量输入,也可以作为幅值和方向输入,在这种情况下,方向指定为方向矢量。还可以控制参考坐标系。
- 属性:
方法 对应值节点 分量 将速度作为含幅值的矢量输入。
- 速度
适用于:任何喷射器。
此值作为矢量分布输入。如果选择了场函数方法,则可将场函数定义为依据颗粒喷射期间初始化的其他属性。
如果颗粒喷射速度对应于喷射点处的流体速度,则执行以下步骤:
- 在节点的属性窗口中,选择场函数作为方法属性。
矢量函数属性将变为可用。
- 选择速度作为矢量函数属性。
- 在节点的属性窗口中,选择场函数作为方法属性。
幅值 + 方向 输入方向矢量和幅值。
- 喷射方向
- 适用于:任何喷射器。
作为矢量分布输入。如果选择了场函数方法,则可将场函数定义为依据颗粒喷射期间初始化的其他属性。
- 速度幅值
- 适用于:任何喷射器。
作为标量分布输入。如果选择了场函数方法,则可将场函数定义为依据颗粒喷射期间初始化的其他属性。
- 参考坐标系
- 可以相对于网格或在绝对坐标系中指定喷射速度。
- 相对于网格
- 速度相对于网格。
- 绝对值
- 速度是绝对值。