宏观粒子模型(MPM)是一种基于UDF的准直接数值方法,用于追踪宏观粒子[491](第1085页)。MPM适用于无法使用传统点质量粒子模型解决的拉格朗日粒子流。在这种流动中,粒子的大小不能被忽略。在这些情况下,建模流体动力学和壁面效应时必须考虑粒子体积。

MPM模型提供了特殊处理,考虑了以下因素:

  • 流动阻塞和动量交换

  • 粒子上的阻力和扭矩计算

  • 粒子-粒子和粒子-壁面碰撞及摩擦动力学

  • 粒子沉积和积累

  • 粒子-粒子和粒子-壁面吸引力

在MPM方法[8](第1057页)中,每个宏观粒子跨越多个计算单元。每个粒子由一个具有六个自由度的球体表示,以考虑粒子的平移和旋转运动。粒子在流动时间步开始时注入流动域。如果在时间步中,单元的一个或多个节点位于粒子体积内,则假定粒子接触该计算单元。每个粒子的传输方程在拉格朗日参考系中求解。

  • 13.1. 动量传递到流体流动
  • 13.2. 流体对粒子的力和扭矩
  • 13.3. 粒子/粒子和粒子/壁面碰撞
  • 13.4. 场力
  • 13.5. 粒子沉积和积累