Partikel – Einführung

Die Partikeltransportmodellierung ist eine Kategorie von Mehrphasen-Modellen, die dem Euler-Lagrange-Ansatz folgt. Dieses Modell behandelt die dispergierte Flüssigkeit wie Partikel, Blasen oder Tröpfchen als einzelne Partikel oder als diskrete Phase durch die kontinuierliche Flussphase in einer Lagrange-Weise. Dieses Modell wird auch als diskretes Phasenmodell (Discrete Particle Model, DPM) bezeichnet. Bei diesem Ansatz wird die Flüssigphase als Kontinuum behandelt, und für sie gelten die Kontinuitäts- und die Navier-Stokes-Gleichung. Die diskrete Phase besteht aus einer bestimmten Anzahl von Partikeln, die sich am kontinuierlichen Flüssigkeitsfluss entlang oder durch diesen bewegen. Sie nehmen an, dass das Volumen eines Partikels keine Flüssigkeitsphase verdrängt. Ein Satz gewöhnlicher Differentialgleichungen (GDGLs) in der Zeit, einschließlich Gleichungen für Position, Geschwindigkeit, Temperatur und Massen von Spezies, wird gelöst, um die Bewegungskurve jedes einzelnen Partikels zu verfolgen, während es die Strömungsdomäne durchläuft. Die Partikel-Flüssigkeit-Interaktionen (Austausch von Impuls, Masse und Energie) können eine unidirektionale oder bidirektionale Kopplung aufweisen: Der Fluss wirkt sich immer auf die Partikelbewegungen aus, aber die diskrete Phase kann erhebliche entgegenwirkende Einflüsse auf die kontinuierliche Flüssigkeitsphase haben, abhängig von den Eigenschaften der diskreten Phase. Die Anzahl der gelösten diskreten Phasengleichungen ist proportional zur Anzahl der Partikel, um jede einzelne Partikelbewegung in Zeit und Raum zu verfolgen. Partikel-Partikel-Interaktionen wie Kollision, Aufbrechen und Koaleszenz erschweren das Verfolgungsverfahren und erhöhen die Rechenkosten. Für die praktische Verwendung geht das diskrete Mehrphasenmodell davon aus, dass die zweite Phase so hinreichend verdünnt ist, dass Partikel-Partikel-Interaktionen und die Auswirkungen des Partikelvolumenanteils in der Fließphase vernachlässigbar sind. Wenn Sie den Euler-Lagrange-Ansatz auswählen, muss die diskrete Phase einen geringen Volumenanteil von weniger als 10 % aufweisen. Wenn die dispergierte Phase einen höheren Volumenanteil aufweist, wird empfohlen, eine solche dispergierte Phase als kontinuierliche Phase zu betrachten und die Euler-Euler-Mehrphasenmodelle im Modul Multiphase zu übernehmen.