拉格朗日多相求解器参考

拉格朗日多相求解器属性

最大库朗数

Eqn. (3372) 中的 值，用于提供局部时间步的上限。$C{o}_{max}$减小此值可以提高精度，但会延长 CPU 时间。

最小库朗数

Eqn. (3373) 中的 值，用于提供局部时间步的下限。$C{o}_{min}$减小此值可以提高精度，但会延长 CPU 时间。

最大颗粒包数

每个拉格朗日相的最大颗粒包数。如果超过此限制，模拟将引发错误。值为 0（默认）表示无限制。

保留临时储存

打开时，将在迭代结束时保留或停用临时储存。例如，在双向耦合模型中变为活动状态的拉格朗日源项。这些物理量在后续迭代期间可用作场函数。

拉格朗日子求解器

选择额外模型时，“拉格朗日多相求解器”下方将提供额外求解。

拉格朗日负载平衡求解器

激活时，此求解器将为并行服务器保持和控制负载平衡架构的拉格朗日组分。其他属性如下：

颗粒包重量

控制颗粒包与网格单元的相对权重。此参数可用于控制拉格朗日物理与欧拉物理的平衡。重量的范围为 1（默认，尽可能为拉格朗日）到 0（绝对欧拉）。

再平衡限制

设置负载平衡足够、求解器停止的点。该限制是负载最高和最低的域之间的负载比率。选择避免再平衡工作量超出有用级别的限制值。该限制越低，再平衡频率越低。将该值设为接近 1 会导致“始终再平衡”行为。默认值为 0.8。

碰撞检测求解器

指定使用哪种类型的搜索体积来检测拉格朗日颗粒包对之间的碰撞。

频率

计算碰撞的时间级别。使用等于或大于 1 的整型值或字段不变量表达式。默认值为 1。

体积碰撞检测方法

求解器的子节点。选择用于指定体积碰撞检测方法的方法。用于自由流相。

方法	对应方法节点
碰撞网格 使用网格单元集群进行碰撞检测。	碰撞网格 定义碰撞网格。这是默认设置。 目标颗粒包数 使用颗粒包等于或大于此值的碰撞网格单元来估算碰撞网格大小。默认值为 10。 最大颗粒包数 碰撞网格单元中的最大颗粒包数。当碰撞网格的颗粒包数超过此值时，将在内部分割碰撞网格，以使碰撞网格中的最大颗粒包数变为等于此值。默认值为 80。 更新频率 使用不同尺寸重构碰撞网格的时间级别间隔。默认值为 5。 允许的最大检测长度 液滴不碰撞的几何特征长度。默认值为 1.0E30 m，表示没有这样的长度尺度。
网格单元 使用每个网格单元进行碰撞检测。	网格单元 指定使用单个单元格。使用以较早版本保存的 .sim 文件继续检测时，该方法将自动变为单元格以实现向后兼容性。

壳碰撞检测方法

求解器的子节点。选择用于指定壳体碰撞检测方法的方法。用于壁面-边界相。

方法	对应方法节点
网格单元 使用每个网格单元进行碰撞检测。	网格单元 指定使用单个单元格。

拉格朗日稳态求解器

控制拉格朗日模拟的稳态运行。

最大子步

设置追踪颗粒的最大子步数，防止颗粒被无限期追踪。将此物理量设置得足够高以避免提前终止追踪。

详细说明

控制求解器在“输出”窗口中显示的详细信息级别。

• 无：无输出。
• 低：如果任何追踪达到最大停留时间或最大子步，在拉格朗日求解器阶段结束时将输出一条消息。这是默认设置。
• 高：与“低”相同，另外每 1000 个子步更新一次活动颗粒包数和在这些颗粒包中观察到的最小停留时间。

子步报告频率

设置报告求解器过程的每个实例之间的子步数。

最大停留时间

设置停留时间，超出该时间则不追踪颗粒以防止颗粒被无限期追踪。将此物理量设置得足够高以避免提前终止追踪。

活动颗粒包分数切断

设置在当前迭代中继续拉格朗日追踪所需的最小活动颗粒包分数。该分数取决于之前显示的最大活动颗粒包数。如果该分数低于输入的值，则迭代的拉格朗日追踪将结束，不会执行任何进一步的子步。默认值为 0.0。

追踪积分方法

可指定 Simcenter STAR-CCM+ 用于积分颗粒位置和速度的积分格式。

一阶积分格式通常已足够。对于具有高度弯曲轨迹的颗粒而言，二阶积分格式可在保留相同精度的同时，使用更大库朗数。

启用子步负载平衡

激活后，在拉格朗日子步进过程中将求解域重新分区，以在颗粒跟踪从喷射点到流出的过程中修改分区。此方法既可用于单向耦合，也可用于双向耦合，尤其适用于单向耦合。创建子步负载平衡子节点。

并行迁移频率

设置并行颗粒包迁移事件的子步时间级频率。指定的整数值大于一时，进入光晕网格单元的颗粒包将暂停这些网格单元处的粒子跟踪，直到发生下一个并行迁移事件，之后在新分区中恢复颗粒包追踪。

指定值 N 会导致每 N^个子步级别发生一次并行迁移事件。默认值为 1，此时不会发生悬浮粒子跟踪。

指定的值越大，并行迁移事件的数量会越少，但要迁移的颗粒包数量会越大，从而导致并行通信的开销增大和求解时间加长。一般而言，建议选择 2 到 10 之间的 N 值。

迭代更新频率

求解器的子节点。

第一次迭代

指定运行拉格朗日求解器的第一次迭代。

更新频率

设置每次更新拉格朗日多相求解时，连续相求解的更新次数。增加此值可以节省 CPU 时间。

子步负载平衡

求解器的子节点。在启用子步负载平衡激活后可用。

子步负载平衡将估计求解域中每个网格单元中拉格朗日颗粒包的计算负载，在每个分区中进行求和，然后计算不平衡度。如果计算出的不平衡度大于指定的准则，则会进行重新分区，同时还要考虑颗粒包的计算负载。

再平衡频率

设置拉格朗日子步进期间重新分区的子步时间级频率。如果指定整数值 N > 0，则子步负载平衡会每隔 N 个子步时间级检查是否重新分区，并在需要时执行重新分区。

颗粒包重量

请参见颗粒包重量。

再平衡限制

请参见再平衡限制。

拉格朗日非稳态求解器：隐式、显式和 PISO

隐式、显式和 PISO 非稳态求解器具有共同的属性。

最大子步

设置追踪颗粒的最大子步数，防止颗粒被无限期追踪。将此物理量设置得足够高以避免提前终止追踪。

详细说明

控制求解器在输出窗口中显示的详细信息级别。

• 无：无输出。
• 低：如果任何追踪达到最大停留时间或最大子步，在拉格朗日求解器阶段结束时将输出一条消息。这是默认设置。
• 高：与“低”相同，另外每 100 个子步更新一次活动颗粒包数和在这些颗粒包中观察到的最小停留时间。

子步报告频率

设置报告求解器过程的每个实例之间的子步数。

更新频率

选择每次更新拉格朗日多相的相求解时，连续相求解的更新频率。在包含拉格朗日数据的场景中，当此拉格朗日求解器设为在最后一次迭代后更新时，不要将场景更新策略设为迭代。否则，场景会在拉格朗日求解器之前更新。选项包括：

• 推荐：运行求解器：
  • 每次迭代（双向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 每个 PISO 修正器步长（双向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 最后一次迭代后（单向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 最后一个 PISO 修正器步长后（单向耦合相的隐式非稳态求解器）。
• 每个时间步一次：运行求解器：
  • 在第一次迭代时（双向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 在第一个 PISO 修正器步长（双向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 最后一次迭代后（单向耦合相的隐式非稳态求解器）。
  • 最后一个 PISO 修正器步长后（单向耦合相的隐式非稳态求解器）。
• 每个修正器：每个 PISO 修正器步长运行一次求解器。仅当 PISO 修正器已激活时才可用。
• 每 N 次迭代：每 N 次迭代运行一次求解器。N 的默认值为 1。对 N 使用大于 1 的值可缩短处理时间，但建议仅将其用于稳定模拟，例如具有双向强耦合的模拟和时间步较小的模拟。对于双向耦合求解器，当 N 的值大于 1 时，亚松弛因子的建议值为 1。如果 N 大于最大内部迭代次数停止条件，则拉格朗日求解器只会在第一次迭代时更新一次。仅当隐式非稳态求解器已激活时才可用。

此属性不适用于显式非稳态模拟。

活动颗粒包分数切断

设置在当前时间步中继续拉格朗日追踪所需的最小活动颗粒包分数。该分数取决于之前显示的最大活动颗粒包数。如果该分数低于输入的值，则时间步的拉格朗日追踪将结束，不会执行任何进一步的子步。默认值为 0.0。

追踪积分方法

可指定 Simcenter STAR-CCM+ 用于积分颗粒位置和速度的积分格式。

一阶积分格式通常已足够。对于具有高度弯曲轨迹的颗粒而言，二阶积分格式可在保留相同精度的同时，使用更大库朗数。

内部迭代更新频率

求解器的子节点，仅适用于每 N 次迭代选项。

第一次内部迭代

指定运行拉格朗日求解器的第一次迭代。（只读。）

更新频率

指定两次更新之间的迭代次数，即每 N 次迭代 的 N 值。

双向耦合求解器

控制如何对因拉格朗日相而显示在连续相方程中的源项进行亚松弛、线性化和平滑。请参见与连续相双向耦合。

亚松弛因子

更新源值时使用的新源值的分数。较低的值表示相间存在强耦合，可以稳化模拟。请参见 Eqn. (3074)。

在瞬态流体模拟中，如果还使用 PISO 非稳态求解器：

• 当双向耦合求解器的亚松弛因子为 1 时，PISO 非稳态求解器在第一次收敛之后或在达到最大 PISO 修正器步数时停止。
• 当双向耦合求解器的亚松弛因子 < 1 时，PISO 非稳态求解器在收敛之后或在离最大 PISO 修正器数量只差一步后继续。PISO 非稳态求解器使用非亚松弛源项。它将使拉格朗日相保持冻结状态，直到再次收敛或者达到最大 PISO 校正步数。此方法可使总质量、动量和能量守恒。

最大体积分数

设置在连续相中用于限制源项的最大体积分数。在连续相方程中被考虑之前，拉格朗日相的体积分数内部限制的最大值；如果当前体积分数超过此值，则输出窗口中将打印表示发生限制的网格单元总数的相应消息。

线性化源

表示何时（如果可能）将源项拆分成显式和隐式组分。通常情况下，拆分之后相间存在强耦合，可以稳化模拟。

限制源

如果当前体积分数超出最大体积分数且此属性已激活，则按比例将双向耦合源限制为（最大体积分数）/（当前体积分数）。此限制可以提高稳定性。当前体积分数小于最大值时不会产生任何影响。

亚松弛因子跃升

当方法设为线性跃升时，双向耦合求解器会从开始迭代时的初始值开始逐渐将其亚松弛因子增加到结束迭代时的最终值。

体积源项平滑法

控制因拉格朗日颗粒包进入流体区域中的连续液相而产生的拉格朗日源项平滑。进入的拉格朗日颗粒包可以表示连续液相的较大质量、动量和能量源。为了提高数值稳定性，体积源项平滑将进入拉格朗日颗粒的影响扩散到多个体积网格单元上。

方法	对应方法节点
无 不会平滑液相的拉格朗日源。	无。
网格单元集群 Simcenter STAR-CCM+ 会强制应用粗糙网格来计算空隙率数据并根据需要交换动量、能量、质量和组分。当颗粒尺寸接近或大于模拟中的最小网格单元尺寸时激活此方法。	网格单元集群 > 集群长度 根据所选方法指定集群长度。 绝对 以指定单位表示的集群长度。默认值为 0.001 m。值必须大于零。 相对于几何平均值 域中的集群大小与几何平均网格单元尺寸之比。默认值为 1.0。值必须大于零。 相对于最大网格单元 域中的集群大小与最大网格单元尺寸之比。默认值为 1.0。值必须大于零。

激活 Particle Smooth Source Group(颗粒平滑源项组) 和 Particle Smooth Source Weight(颗粒平滑源项重量) 场函数。请参见双重网格步骤和拉格朗日多相场函数参考。

壳源项平滑法

控制因拉格朗日颗粒包碰撞壳区域中的液膜而产生的拉格朗日源项平滑。碰撞的拉格朗日颗粒包可以表示液膜相的较大质量、动量和能量源。为了提高数值稳定性，体积源项平滑将进入拉格朗日颗粒的影响扩散到多个网格单元面上。

方法	对应方法节点
无 不会平滑液相的拉格朗日源。	无。
网格单元集群 Simcenter STAR-CCM+ 会强制应用粗糙网格来根据需要计算从拉格朗日相到液膜相的动量、能量、质量和组分的交换。粗糙网格是一个虚拟网格，通过将壳区域中的网格单元聚类构造而成。来自 LMP 的源在粗糙网格单元中累积，然后均匀分布在集群中包含的组分网格单元中。当颗粒尺寸接近或大于模拟中的最小网格单元尺寸时激活此方法。	网格单元集群 > 集群长度 根据所选方法指定集群长度。 绝对 以指定单位表示的集群长度。默认值为 0.001 m。值必须大于零。 相对于几何平均值 域中的集群大小与几何平均网格单元尺寸之比。默认值为 1.0。值必须大于零。 相对于最大网格单元 域中的集群大小与最大网格单元尺寸之比。默认值为 1.0。值必须大于零。

激活 Particle Smooth Source Group(颗粒平滑源项组) 和 Particle Smooth Source Weight(颗粒平滑源项重量) 场函数。请参见双重网格步骤和拉格朗日多相场函数参考。

拉格朗日被动标量求解器

冻结求解器

设为开时，求解器在迭代过程中不更新任何物理量。将其用于调试目的，或者用于在求解某一方程组时使另一方程组保持固定不变（默认为关）。