邊界條件
「粒子」(Particle) 模組的邊界條件參數會套用至 Flow Analysis 樹中的邊界。選項也同樣適用於
流動模組在介面的一側已遮蔽而建立
「邊界」(Boundary) 的那些介面。
可使用下列選項來指定邊界處粒子或煙線的處理。
開放的
使用開放邊界條件,讓流線可以進出域。「開放的」(Open) 邊界通常對應至 「流動」(Flow) 模組「入口」(Inlet) 或「出口」(Outlet),但也可以套用至其他類型的「流動」(Flow) 邊界。
若要在開放邊界處釋放粒子,請將「釋放粒子」(Release Particle) 設為「是」(Yes)。可以為邊界處粒子或煙線的動力學處理指定「釋放頻率」(Release Frequency)、「隨機釋放」(Random Release)、「粒子半徑」(Radius of Particles)、「釋放位置」(Release Position) 和「初始速度」(Initial Velocity)。
壁
若要在開放邊界處釋放粒子,請將「釋放粒子」(Release Particle) 設為「是」(Yes)。可以為邊界處粒子或煙線的動力學處理指定「釋放頻率」(Release Frequency)、「隨機釋放」(Random Release)、「粒子半徑」(Radius of Particles)、「釋放位置」(Release Position) 和「初始速度」(Initial Velocity)。
粒子壁模型
此模型可指定粒子或煙線在壁邊界處的反應。此選項適用於設為「有質量」(Has Mass) 的粒子。無質量的粒子將沿壁隨著流線運動。
1. 完美反彈 - 粒子或煙線以相同的入射角和能量從壁反射。粒子的動能與動量完全守恆,入射角等於反射角。
2. 粘附 - 粒子或煙線粘附於壁上。
3. 部份反彈 - 根據使用者輸入的不同,粒子或煙線反映從壁反射時會伴有法向能量損失和/或切向能量損失。
◦ 法向能量損失 - 當粒子或煙線碰撞壁邊界發生部分反彈時,會損失動能的法向分量。
◦ 切向能量損失 - 當粒子或煙線碰撞壁邊界發生部分反彈時,會損失動能的切向分量。
◦ 最大法向速度 - 法向速度大於指定值的任何粒子都會在壁邊界處反彈。
◦ 最小法向速度 - 法向速度小於指定值的任何粒子都會在壁邊界處反彈。
如果粒子的法向速度值介於最大法向速度與最小法向速度之間,則粒子會粘附於壁上。
4. 使用者定義 - 使用者指定粒子或煙線在壁邊界處的反應。
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「法向能量損失」(Normal Energy Loss) 和「切向能量損失」(Tangential Energy Loss) 會根據損失的比例進行指定。例如,1.0 即表示法向能量完全損失。大於 1.0 的「法向能量損失」(Normal Energy Loss) 和「切向能量損失」(Tangential Energy Loss) 值會重設為 1。「法向能量損失」(Normal Energy Loss) 值為「壁」(Wall) 邊界的必要項。
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對稱
邊界處的對稱會導致粒子或煙線在邊界處發生反射。這與
「流動」(Flow) 模組中的對稱邊界對應。
如果將「釋放粒子」(Release Particle) 設為「是」(Yes),則會在對稱邊界處釋放粒子。可以為邊界處粒子或煙線的動力學處理指定「釋放頻率」(Release Frequency)、「隨機釋放」(Random Release)、「粒子半徑」(Radius of Particles)、「釋放位置」(Release Position) 和「初始速度」(Initial Velocity)。
如果將「釋放粒子」(Release Particle) 設為「是」(Yes),則會在開放邊界、壁邊界或對稱邊界處釋放粒子。
釋放粒子
將「釋放粒子」(Release Particle) 設為「是」(Yes) 會啟動粒子或煙線在邊界處的釋放。將啟動下列選項:
• 「釋放頻率」(Release Frequency)
• 「隨機釋放」(Random Release)
• 「粒子半徑」(Radius of Particles)
• 「初始速度」(Initial Velocity)
• 「釋放方位」(Release Position)
釋放頻率
一或多次從邊界釋放粒子至流體中。如此可定義粒子綴面的釋放時間
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1457.png)
和兩次釋放的時間間隔
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1458.png)
。在
Creo Flow Analysis 中,使用下列選項來指定粒子釋放頻率:
• 「一次」(Once) - 從初始值或從解開始模擬時釋放一次。繼續執行時不會重新釋放粒子。
• 「時間步長間隔」(Time Step Interval) - 瞬態模擬中採用的間隔。釋放頻率為
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1459.png)
時,粒子釋放的時間間隔為流體時間步長的
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1460.png)
倍:
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1461.png)
。例如,將頻率設定為 3,會導致在第 1、第 4、第 7 和 第 10 個時間步長開始時釋放粒子。
• 「每個時間步長」(Every Time Step) - 瞬態模擬中每一時間步長的開始。
• 「時間間隔」(Time Interval) - 以秒為單位的固定時間間隔。
「時間步長」(Time Step) 的輸入值可控制固定時間間隔。系統會直接指定
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1462.png)
。
對於無質量的粒子,使用下列選項來追蹤在邊界處釋放粒子的方向:
• 「向前」(Forward) - 在時間上向前。
• 「向後」(Backward),根據每個時間步長的當前速度字段,在時間上向後。
• 「兩者」(Both) - 在時間上向前與向後。
隨機釋放
對於流體邊界,計算網格會將它劃分為與邊界單元對應的有限數目的表面。當粒子從邊界釋放到流域時,可為粒子釋放隨機選取邊界單元,其機率與單元表面的面積成正比。使用下列選項之一確定「粒子數」(Amount of Particles):
• 「數目」(Number) - 在邊界處釋放的粒子總數可在「粒子數」(Number of Particles) 下直接指定。
• 「質量通量」(Mass Flux) - 指定離散粒子相的質量通量,並根據質量通量、半徑和密度計算粒子數。
| 「質量通量」(Mass Flux) 的「粒子數」(Amount of Particles) 選項處於使用中狀態,並且會在您將「粒子類型」(Particle Type) 設為「有質量」(Has Mass) 時顯示。 |
粒子半徑
此選項在釋放時指定,且會保持不變。針對多次釋放,粒子半徑可以不同,並且可以使用
「運算式編輯器」(Expression Editor) 以時間函數進行指定。在
Creo Flow Analysis 中,粒子為球狀,其體積塊不會置換流體。對於設為
「有質量」(Has Mass) 的粒子,其半徑或直徑可以用來計算粒子質量 (體積) 與流體對粒子的阻力 (相對雷諾數),如
方程式 2.368 與
方程式 2.371 所示。
對於設為「無質量」(Massless) 的粒子,「粒子半徑」(Radius of Particles) 會影響粒子的大小。「粒子半徑」(Radius of Particles) 的值必須大於零。
初始速度
針對每個粒子,將在釋放位置
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1464.png)
與釋放時間
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1465.png)
處指定初始速度
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1463.png)
。依預設,設定為
「無質量」(Massless) 的粒子之速度與局部流動速度
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1466.png)
相同。
對於設為「有質量」(Has Mass) 的粒子,可以設定下列規格:
• 「與流體相同」(Same as Fluid) - 對於設為
「有質量」(Has Mass) 的粒子,其初始速度與局部流動速度
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1467.png)
相同。
方程式 2.417
請注意,
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1469.png)
可以是粒子在邊界面和/或邊界單元中心處釋放時的速度。
• 使用者指定 - 指定初始速度:
方程式 2.418
釋放位置
這是粒子在釋放時
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1475.png)
的開始或釋放位置
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1474.png)
。透過選取下列其中一項可確定粒子在邊界處的釋放位置:
• 「格子中心」(Cell Center) - 從邊界單元釋放粒子:
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1476.png)
• 「表面中心」(Face Center) - 從邊界表面釋放粒子:
![](../../../simulate/cfd/images/Equation1477.png)
• 「表面和格子中心」(Face and Cell Centers) - 從邊界單元和表面釋放粒子。從單元表面和中心釋放相等數目的粒子。它們取決於邊界表面或單元的數目,或取決於您指定用於「隨機釋放」(Random Release) 的粒子總數。釋放的粒子總數是指定的「粒子數」(Number of Particles) 或者邊界表面或單元數目的兩倍。
如果將「隨機釋放」(Random Release) 設為「否」(No),則 Creo Flow Analysis 會假設在邊界的每個表面中心釋放粒子,或同時在邊界的表面與單元中心處釋放粒子。
介面條件
如果「介面」(Interface) 的一側針對流體來說是「已遮蔽」(Blanked),則此模組的「介面」(Interface) 屬性與邊界條件的屬性相同。如果「流動」(Flow) 模組在介面的兩側均為「使用中」(Active) 狀態,則只能將該介面指派為「預設介面」(Default Interface)。