粒子 - 簡介

粒子傳輸建模屬於遵循歐拉-拉格朗日方法的一種多相模型。此模型以拉格朗日方法將離散流體 (如粒子、氣泡或液滴) 視為單個粒子，或視為穿過連續流體相的離散相。此模型也稱為是離散相 (粒子) 模型 (DPM)。在此方法中，流體相將被視為連續體，並且受到連續性和納維-斯托克斯方程式控制。對於離散相，它由沿連續流體移動或穿過連續流體之一定數目的粒子構成。假定粒子的體積塊不會置換流體相。求解關於時間的常微分方程式 (ODE) 組 (包括位置、速度、溫度與物種質量的方程)，來追蹤每個粒子穿過流域的軌跡。粒子與流體之間的相互作用 (動量、質量與能量交換) 可以是單向耦合，也可以是雙向耦合：流體會始終影響粒子運動，但離散相可能會/也可能不會對連續流體相產生顯著的反作用，具體取決於離散相的特征。若要追蹤每個粒子在時間與空間上的運動，求解的離散相方程式數目與粒子數成正比。粒子間相互作用 (如碰撞、破裂和聚結) 會使追蹤過程更加複雜，並且會增加計算成本。對於實際應用而言，離散多相模型假定第二相足夠稀疏，因此，流體相中粒子間相互作用和粒子體積分數的影響可以忽略不計。當選取歐拉-拉格朗日方法時，離散相的體積分數必須保持在較低水平 (小於 10%)。如果離散相具有較高的體積分數，建議將此類離散相視為連續相，並採用多相模組中的歐拉-歐拉多相模型。