盐溶解于水中如何仿真？

有很多现实世界中看似简单的生活现象，但在利用CFD进行仿真时却倍感困难。就比如说你将一勺盐放入水中。

这个问题源自B站上一位道友在后台的留言。

当时手边有点儿忙，就随手回复了一下。后来空闲的时候思考了一下，发现想要模拟这种现象，似乎难度还挺大的。

想要模拟盐在水中的溶解过程，需要解决以下几个问题：

1. 盐的投放。盐是作为固体颗粒物投放到水中的，在CFD仿真过程中，对于颗粒物的处理方式有很多，稀疏颗粒可以使用DPM，稠密的可以考虑使用DDPM或DEM。使用何种模型取决于盐的状态，若盐颗粒数量比较少，可以考虑使用DPM，反之若颗粒很多，则有可能需要使用DDPM或DEM。
2. 盐溶解。盐在水中的溶解过程，有人说是物理反应，但其实从仿真的角度去看，考虑为化学反应可能更方便一些。考虑固体盐颗粒与水作用后转化为盐水的过程，将盐水建模为液态盐与水的混合物，这样核心问题就转化为了固态盐到液态盐的传质，仿真的时候只需要控制传质率即可。由于涉及到固体颗粒物的反应，因此需要使用表面化学反应过程。
3. 盐颗粒粒径变化。常规的DPM、DDPM或DEM模型都是无法考虑颗粒粒径变化的，然而颗粒粒径会影响到溶解速率，显然是必须要加以考虑的。我们可以使用UDF宏DEFINE_DPM_SCALAR_UPDATE在计算过程中进行颗粒粒径的控制。

以少量盐溶解为例，整个仿真过程包括：

1. 计算区域中的材料介质包括：
• 组分：固态盐（salt-solid）、液态盐（salt-liquid）、水（water）
• Combusting颗粒：salt-particle，其反应后生成物为salt-liquid
2. 启用DPM模型考虑颗粒物的运动轨迹及粒径变化
3. 启用组分输运模型考虑Volumetric与Particle
4. 定义化学反应，从salt-solid到salt-liquid的转化，需要定义化学反应速率

若考虑的是大量盐颗粒，可能需要使用DDPM或DEM，这时候问题就复杂了，需要使用Eulerian模型与DPM模型集 合，将混合组分当作主项，将颗粒物当作次相。