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。

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)。

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。

粒子壁模型包括以下模型：

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。

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。

“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。

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。

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：

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：

• “向后”(Backward) - 根据每个时间步长的当前速度字段，在时间上向后。

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。

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。

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。

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：

• “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。

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)。