拉格朗日多相流建模

要使用拉格朗日多相模型，定义连续相和离散相的属性、边界条件、相互作用和喷射模式。

通过定义自由流拉格朗日相，可以对在连续相中自由分布和携带的颗粒进行建模。对于在固体表面上附着或滑动的液滴（即粘附在壁面上），可以使用拉格朗日附壁相。附壁相需要设置液膜相和壳区域。

要对拉格朗日多相流建模：

  1. 创建表示连续相的物理连续体。
    1. 右键单击连续体节点并选择新建物理连续体。
    2. 右键单击[连续相物理连续体] > 模型节点，然后选择以下模型：
      组合框 模型
      空间 任何
      材料 任何
      流体 任何
      状态方程 任何
      能源 任何
      时间 任何
      粘滞态 任何
      可选模型 拉格朗日多相
      • 液膜 - 如果要对附壁液滴建模，则需要设置液膜。
      • 多相相互作用 - 如果要对拉格朗日相与其他相（如连续相或液膜相）之间的相互作用建模，则选择此模型。
  2. 定义拉格朗日相。
    1. 右键单击[连续相物理连续体] > 拉格朗日多相 > 拉格朗日相节点并选择新建，然后选择以下对象之一：
      • 自由流相 - 如果要对由连续相自由携带的颗粒建模，则选择此相类型。系统在流体区域中喷射和跟踪自由流颗粒。
      • 附壁相 - 如果要对在表面上滑动的单组分液滴或多组分液滴建模，则选择此相类型。系统在壳区域中喷射和跟踪附壁液滴。
    2. 根据您选择的拉格朗日相类型，执行以下操作之一：
      拉格朗日相类型 步骤
      自由流相
      1. 右键单击拉格朗日相 > [自由流相]节点，然后选择自由流相模型。
      2. 定义每个拉格朗日自由流相的边界条件。

        颗粒对冲击固体边界的响应方式很大程度上取决于颗粒的属性。因此，每个拉格朗日相都包含一个边界条件节点，用于定义在固体边界处对属于该相的颗粒做出的默认响应。拉格朗日相边界条件中提供了有关指定冲击行为的更多信息。
      附壁相
      1. 右键单击拉格朗日相 > [附壁相]节点，然后选择附壁相模型。
      2. 要在欲跟踪滑动液滴的壁面边界上定义壳区域，右键单击区域 > [区域] > 边界 > [壁面边界]节点，然后选择创建壳区域。
      3. 选择区域 > [壳区域]节点，然后将连续体设为[液膜相]。
      4. 选择[连续相物理连续体] > 模型 > 拉格朗日多相 > 拉格朗日相 > [拉格朗日附壁相]节点，然后将区域设为[壳区域]。

        可以将多个附壁相与同一壳区域相关联。可以在多个壳区域中跟踪一个附壁相。

      5. 指定特定于相的壁面边界条件。
        • 对于附壁液滴穿过的壁面边界，例如壳区域中的壁面边，选择[拉格朗日附壁相] > 边界条件 > 壁面 > 物理条件 > 模式节点，将活动模式设为以下模式之一：
          • 复合
          • 退出
          • 反弹
        • 对于有附壁液滴滑动的壁面边界，即壳区域中除边之外的壁面边界，展开壁面 > 物理值节点并指定接触角。

          接触角由球缺模型使用。

        • 要配置粘附力，选择物理值 > 接触角磁滞 > 前进/撤回节点，然后指定前进接触角和撤回接触角。

          粘附模型使用这些接触角值。
  3. 定义每个拉格朗日相的材料属性。
    如果在相模型选择对话框中选择了材料颗粒模型，可以使用拉格朗日相对象树中相应的材料节点设置材料属性。拉格朗日相材料建模中提供了有关可用于拉格朗日相的材料模型的更多信息。
  4. 要定义与其他多相模型相类型的相互作用并对流态变化建模，或者要对自由流液滴转换到附壁液滴建模，右键单击连续体 > [物理连续体] > 模型 > 多相相互作用 > 相间相互作用节点并选择新建 > [相 1] > [相 2]。相互作用发生在[相 1] 和[相 2] 之间。
    以下相间相互作用可用：
  5. 创建和定义喷射器。
    使用喷射器定义颗粒进入流体连续体的位置和方式。每个喷射器为给定的拉格朗日相生成新的粒子束。可将任意数量的喷射器与同一拉格朗日相关联。
    对于附壁液滴的生成，只有四种喷射器可用：部件、点、曲面和表。选择喷射器 > [喷射器] > 条件 > 投影至边界节点，然后激活已启用。
    使用喷射器中提供了有关创建和定义喷射器的完整信息。
  6. 设置拉格朗日多相求解器的参数。
    该求解器的默认设置可有效平衡精度、CPU 时间和稳定性。
    对精细网格上的双向耦合建模时，将双向耦合求解器的 Volume Source Smoothing Method(体积源项平滑法)（或者，如果拉格朗日颗粒碰撞壳区域中的液膜，则为 Shell Source Smoothing Method(壳源项平滑法)）设为网格单元集群。这可确保双向耦合假设在颗粒尺寸与网格单元尺寸相当时有效。
    使用网格单元集群 > 集群长度节点的方法属性可以控制网格单元集群的尺寸。大尺度网格的网格单元不总是凸形，但在大多数情况下近似于立方体。请参见体积和壳源项平滑法。
    如果双向耦合模型处于活动状态，则拉格朗日相模型计算的源项将存储在其各自的传输方程中，以供后续应用。如果双向耦合模型未处于活动状态，则可以使用拉格朗日多相求解器的冻结求解器属性将其冻结，直到达到收敛。冻结可以节省大量 CPU 时间。然后，可通过解冻求解器并步进求解，获取拉格朗日多相求解。即使在双向耦合模型处于活动状态时，以低于其他求解器的频率更新拉格朗日多相求解仍是获得稳态求解的更经济方法。使用拉格朗日稳态求解器的更新频率属性。但是，由于冻结求解器功能主要用作“调试”工具且不受正常模拟工作支持，因此在其他情况下勿将此功能作为首选。
    有关如何在必要时提高精度和稳定性的更多详细信息，请参见拉格朗日多相求解器参考一节。
  7. 准备后处理。定义要输出的场景、报告、监视器和绘图，例如：
  8. 运行模拟并查看结果。