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
v s l τ p n | v s l | + 3 θ p π ϕ ρ p α p g 0 | v s l | 6 α p , m a x = 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 v s l
  • 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
κ θ p n + π ( 1 - e w 2 ) ρ p α p θ p 3 θ p 4 α p , m a x ( 1 ( α p α p , m a x ) 1 3 ) - 3 θ p π ϕ ρ p α p | v s l | 2 6 α p , m a x ( 1 ( α p α p , m a x ) 1 3 ) = 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
ν p 0 d k p d y + D w k p = 0
(2388)
4. EQUATION_DISPLAY
ν p 0 d ϵ p d y + D w ϵ p = 0
(2389)

D w 定义如下:

5. EQUATION_DISPLAY
D w = φ π 6 3 θ 0
(2390)

其中 θ 0 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
ν p 0 = 1 2 ( 1 + C c τ p τ c ) 1 τ p θ
(2391)

其中:

  • C c 为模型系数。默认值为 5。
  • τ p 为曳力时间尺度。
  • τ c 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
ν p 0 d v p d y + D w v p = 0
(2392)