边界条件
“粒子”(Particle) 模块的边界条件参数将应用于 Flow Analysis 树中的边界。这些选项也可以应用于特定界面 -
流动模块将在此类界面的一侧处于遮蔽状态,从而创建
“边界”(Boundary)。
边界处粒子或脉线的处理可通过以下选项指定。
打开
使用开放边界条件,使流线可以进出域。“开放”(Open) 边界通常对应于“流动”(Flow) 模块的“入口”(Inlet) 或“出口”(Outlet),但也可应用于“流动”(Flow) 边界的其他类型。
要在开放边界处释放粒子,请将“释放粒子”(Release Particle) 设置为“是”(Yes)。可以为边界处粒子或脉线的动力学处理指定“释放频率”(Release Frequency)、“随机释放”(Random Release)、“粒子半径”(Radius of Particles)、“释放位置”(Release Position) 和“初始速度”(Initial Velocity)。
壁
要在开放边界处释放粒子,请将“释放粒子”(Release Particle) 设置为“是”(Yes)。可以为边界处粒子或脉线的动力学处理指定“释放频率”(Release Frequency)、“随机释放”(Random Release)、“粒子半径”(Radius of Particles)、“释放位置”(Release Position) 和“初始速度”(Initial Velocity)。
粒子壁模型
此模型可指定粒子或脉线在壁边界处的反应。此选项适用于设置为“有质量”(Has Mass) 的粒子。无质量的粒子会沿着壁随流线运动。
1. 理想反弹 - 粒子或脉线以相同的入射角和能量从壁反射。粒子的动量和动能完全守恒,入射角等于反射角。
2. 粘附 - 粒子或脉线粘附在壁上。
3. 部分反弹 - 根据用户输入的不同,粒子或脉线从壁反射时会伴有法向能量损失和/或切向能量损失。
◦ 法向能量损失 - 当粒子或脉线碰撞壁边界发生部分反弹时,会损失动能的法向分量。
◦ 切向能量损失 - 当粒子或脉线碰撞壁边界发生部分反弹时,会损失动能的切向分量。
◦ 最大法向速度 - 法向速度大于指定值的任何粒子都会在壁边界处反弹。
◦ 最小法向速度 - 法向速度小于指定值的任何粒子都会在壁边界处反弹。
如果粒子的法向速度值介于最大法向速度与最小法向速度之间,则粒子会粘附在壁上。
4. 用户定义 - 用户指定粒子或脉线在壁边界处的反应。
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“法向能量损失”(Normal Energy Loss) 和“切向能量损失”(Tangential Energy Loss) 将根据损失的比例进行指定。例如,1.0 即表示法向能量完全损失。大于 1.0 的“法向能量损失”(Normal Energy Loss) 和“切向能量损失”(Tangential Energy Loss) 值将重置为 1。“壁”(Wall) 边界需要“法向能量损失”(Normal Energy Loss) 值。
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对称
边界处的对称会使粒子或脉线在边界处发生反射。这与
“流动”(Flow) 模块中的对称边界相对应。
如果将“释放粒子”(Release Particle) 设置为“是”(Yes),则会在对称边界处释放粒子。可以为边界处粒子或脉线的动力学处理指定“释放频率”(Release Frequency)、“随机释放”(Random Release)、“粒子半径”(Radius of Particles)、“释放位置”(Release Position) 和“初始速度”(Initial Velocity)。
如果将“释放粒子”(Release Particle) 设置为“是”(Yes),则会在开放边界、壁边界或对称边界处释放粒子。
释放粒子
将“释放粒子”(Release Particle) 设置为“是”(Yes) 会激活粒子或脉线在边界处的释放。以下选项将被激活:
• “释放频率”(Release Frequency)
• “随机释放”(Random Release)
• “粒子半径”(Radius of Particles)
• “初始速度”(Initial Velocity)
• “释放位置”(Release Position)
释放频率
一次或多次将粒子从边界释放至流体中。这样可定义粒子面片的释放时间
和两次释放的时间间隔
。在
Creo Flow Analysis 中,使用以下选项指定粒子释放频率:
• “一次”(Once) - 从初始值或从解开始仿真时释放一次。连续运行时不会重新释放粒子。
• “时间步长间隔”(Time Step Interval) - 瞬态仿真中采用的间隔。释放频率为
时,粒子释放的时间间隔为流体时间步长的
倍:
。例如,将频率设置为 3 时,会在第一、第四、第七和第十个时间步长开始时释放粒子。
• “每个时间步长”(Every Time Step) - 瞬态仿真中每个时间步长的开始。
• “时间间隔”(Time Interval) - 以秒为单位的固定时间间隔。
“时间步长”(Time Step) 的输入值可控制固定时间间隔。系统会直接指定
。
对于无质量的粒子,请使用以下选项来跟踪在边界处释放粒子的方向:
• “向前”(Forward) - 在时间上向前。
• “向后”(Backward) - 根据每个时间步长的当前速度字段,在时间上向后。
• “两者”(Both) - 在时间上向前和向后。
随机释放
对于流体边界,计算网格会将其分割为与边界单元相对应的有限数量的面。将粒子从边界释放到流域中时,可为粒子释放随机选择边界单元,其概率与单元面的面积成正比。使用下列选项之一确定“粒子数”(Amount of Particles):
• “数量”(Number) - 在边界处释放的粒子总数可在“粒子数”(Number of Particles) 下直接指定。
• “质量通量”(Mass Flux) - 指定离散粒子相的质量通量,并根据质量通量、半径和密度计算粒子数。
| “质量通量”(Mass Flux) 的“粒子数”(Amount of Particles) 选项为活动状态,如果将“粒子类型”(Particle Type) 设置为“有质量”(Has Mass),即会显示此选项。 |
粒子半径
此选项在释放时指定,且保持不变。对于多次释放,粒子的半径可以不同,且可以使用
“表达式编辑器”(Expression Editor) 以时间函数进行指定。在
Creo Flow Analysis 中,粒子是球形,其体积不会置换流体。对于设置为
Has Mass 的粒子,其半径或直径可用于计算粒子质量 (体积) 和流体对粒子的阻力 (相对雷诺数),如
方程 2.368 和
方程 2.371 中所示。
对于设置为“无质量”(Massless) 的粒子,“粒子半径”(Radius of Particles) 会影响粒子的大小。“粒子半径”(Radius of Particles) 的值必须大于零。
初始速度
对于每个粒子,将在释放位置
和释放时间
处指定初始速度
。默认情况下,设置为
“无质量”(Massless) 的粒子的速度与局部流动速度
相同。
对于设置为“有质量”(Has mass) 的粒子,可以设置以下参数:
• “与流体相同”(Same as Fluid) - 对于设为
Has mass 的粒子,其初始速度与局部流动速度
相同。
方程 2.417
请注意,
可以是粒子在边界面和/或边界单元中心处释放时的速度。
• 用户指定 - 指定初始速度:
方程 2.418
释放位置
这是粒子在释放时
的起始或释放位置
。通过选择以下选项之一可确定粒子在边界处的释放位置:
• “单元中心”(Cell Center) - 从边界单元释放粒子:
• “面中心”(Face Center) - 从边界表面释放粒子:
• “面中心和单元中心”(Face and Cell Centers) - 从边界单元和边界表面释放粒子。从单元表面和中心释放相等数量的粒子。它们取决于边界表面或单元的数量,或取决于您指定用于“随机释放”(Random Release) 的粒子总数。释放的粒子总数是指定的“粒子数”(Number of Particles) 或者边界表面或单元数量的两倍。
如果将“随机释放”(Random Release) 设置为“否”(No),则 Creo Flow Analysis 会假定在边界的每个表面中心释放粒子,或同时在边界的表面和单元中心处释放粒子。
界面条件
如果“界面”(Interface) 的一侧针对流体“遮蔽”(Blanked),则此模块的“界面”(Interface) 属性与边界条件的属性相同。如果“流动”(Flow) 模块在界面两侧处于“活动”(Active) 状态,则界面只能分配为“默认界面”(Default Interface)。