对自由表面上的离散相碰撞建模(LMP 至 VOF)

Simcenter STAR-CCM+ 中的碰撞模型可用于模拟液滴或气泡(由拉格朗日相表示)碰撞到相应的液体或气体(使用 VOF 相建模)的过程。该模型预测拉格朗日液滴/气泡的碰撞速率和 VOF 相的形成。

在拉格朗日相模型中选择双向耦合模型时,在 VOF 相上碰撞的粒子束的质量、动量和能量将累积为求解的一部分。在模拟过程中,自由流拉格朗日颗粒在 VOF 求解满足碰撞准则的情况下碰撞到任何网格单元后被删除。吸收的粒子束将其质量、动量和能量传递到该 VOF 相。如果激活了双向耦合,并在拉格朗日多相求解器中使用源平滑,则源平滑也会应用于因碰撞而产生的源项。

当拉格朗日相中的负载较小且可在 VOF 求解中忽略时,VOF 和拉格朗日模型之间的单向耦合适用。

要对拉格朗日至 VOF 碰撞建模:
  1. (可选)为防止拉格朗日体积分数超过指定的最大值,建议使用体网格单元群集源平滑。
    1. 选择双向耦合 > 体积源项平滑法节点,然后将方法设为网格单元群集。
    2. 选择体积源项平滑法 > 网格单元集群 > 集群长度节点,然后设置适当的值。
  2. 右键单击多相相互作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型节点,然后从可选模型组合框中选择碰撞。
可为拉格朗日相指定 VOF 转换边界相互作用模式,该模式定义颗粒碰撞干燥壁面时的行为。颗粒的质量、切向动量和能量传递到壁面边界上网格单元中的 VOF 相。
  1. 要指定拉格朗日相如何转换为壁面边界处的 VOF 相,执行以下操作:
    模态指定类型 步骤
    为所有壁面边界指定全局边界相互作用模式。
    1. 展开拉格朗日多相 > 拉格朗日相 > [拉格朗日自由流相] > 模型节点。
    2. 选择边界条件 > 壁面 > 物理条件 > 模式节点,然后将激活模式设为 VOF 转换。
    为特定壁面边界或挡板指定局部边界相互作用模式。
    1. 展开区域 > [区域] > 边界 > [壁面边界]节点。
    2. 选择物理条件 > 拉格朗日指定节点,然后将方法设为为边界指定。
    3. 选择相条件 > [相] > 物理条件 > 模式节点,然后将激活模式设为 VOF 转换。
    为边界选择 VOF 转换相互作用模式时,即使不满足碰撞准则,边界附近的网格单元中也会发生碰撞。