颗粒边界条件

Simcenter STAR-CCM+ 中已实现颗粒边界条件,因此,“剪切应力指定”和“颗粒温度指定”这两个边界条件可予以单独考虑。

对于(颗粒相的)剪切应力,当使用局部滑移选项时会强制执行以下条件 [483]

1. EQUATION_DISPLAY
vslτpn|vsl|+3θpπϕρpαpg0|vsl|6αp,max=0
(2386)

其中:

  • 方程左手边的第一项为壁面处滑移速度方向上的颗粒应力的分量 vsl
  • n 为边界处的单位法向。
  • ϕ 为镜面性系数。此值在 0(完全反射碰撞)到 1(完全漫射碰撞)之间变化。

对于颗粒温度指定,当使用 Johnson-Jackson 选项时会强制执行以下条件 [483]

2. EQUATION_DISPLAY
κθpn+π(1-ew2)ρpαpθp3θp4αp,max(1(αpαp,max)13)-3θpπϕρpαp|vsl|26αp,max(1(αpαp,max)13)=0
(2387)

其中:

  • κ 为颗粒扩散系数。
  • ew 为颗粒与壁面之间的碰撞恢复系数。

仅当局部滑移选项用于剪切应力指定时,才会显示方程左手边的第二个和第三个项。

k 的边界条件和 ϵ

激活适当的湍流模型时, k ϵ 的边界条件按以下形式实现 [459]

3. EQUATION_DISPLAY
νp0dkpdy+Dwkp=0
(2388)
4. EQUATION_DISPLAY
νp0dϵpdy+Dwϵp=0
(2389)

Dw 定义如下:

5. EQUATION_DISPLAY
Dw=φπ63θ0
(2390)

其中 θ0 为壁面处的颗粒温度。

颗粒相的参考运动粘度给定如下:

6. EQUATION_DISPLAY
νp0=12(1+Ccτpτc)1τpθ
(2391)

其中:

  • Cc 为模型系数。默认值为 5。
  • τp 为曳力时间尺度。
  • τc 为碰撞时间尺度。

此公式采用与颗粒动量 Johnson-Jackson 边界条件类似的方法:

7. EQUATION_DISPLAY
νp0dvpdy+Dwvp=0
(2392)