DPM|01基础知识

导读：介绍DPM模型。

• Discrete Phase Model（DPM）是CFD中用于求解流体中颗粒运动问题，比如粉尘、液滴或气泡。跟连续介质流体不同，这种离散相可以被单独追踪或成组追踪
• DPM中，需要定义两种不同相，连续相跟颗粒相。两相通过控制方程中的源相进行耦合。

DPM的物理模型

• 跟单相流一样，连续相通过欧拉模型建模。拉格朗日模型用于追踪颗粒相，并基于网格中流动的变量（速度 、密度等）调整颗粒的运动轨迹。
• 反过来，颗粒相也可以通过源项调整动量、温度、组分等，影响连续相的流动。包括颗粒/液滴的蒸发。
• 计算中，颗粒被当移动的点质量，受到周围流动、重力及其他颗粒引起的作用力。每个颗粒表征一个真实的颗粒或一组真实的颗粒群（取决于具体的应用）。
• 一般要求第二相的体积分数小于10%，才能够使用DPM模型，且网格尺寸要大于颗粒直径。由于未考虑颗粒体积变化及颗粒之间碰撞影响，因此会降低部分精度。

DPM模型的应用

以下是DPM模型常见的应用场景：

• 喷雾模拟：比如喷雾干燥和喷漆、喷油器特性；
• 颗粒追踪：追踪流动中颗粒的运动，例如沉积物运移、芯片中微管道颗粒运动，污染物扩散或者粉尘扩散等。
• 燃烧模拟：对燃料固体颗粒或者油滴建模。

Stokes数

• Stokes数是流体力学中描述颗粒与流体相互作用的核心参数，其定义为颗粒弛豫时间与流体特征时间的比值：

中为颗粒弛豫时间（反映颗粒速度衰减至流体速度所需时间），

为流体特征时间（与流动的时空尺度相关），与系统的特征长度及特征速度有关，.

• 当远小于1时，颗粒可以紧跟着流体运动，此时，采用DPM、Mixture或欧拉都可以，取决于其他参数。
• 当大于1时，颗粒独立于流体运动，DPM或者欧拉模型二选一。
• 当约等于1时，三种模型同样都适用。

注意事项

• DPM模型仅适用于低体积分数，当体积分数增大，则可以考虑DDPM（Dense Discrete Phase Model)- DPM模型可以跟许多燃烧模型共同使用
• DPM、DDPM或群体分布模型（Populaiton balance Model）都可以计算颗粒的分布