应用小技巧|颗粒分析（Particle Analysis）

       midas NFX作为北京迈达斯技术有限公司自主开发的一款全中文的有限元分析软件，不仅能够实现结构分析的诸多功能，在CFD分析领域也能实现工程中的绝大多数需求。实际上，NFX的CFD求解功能只是NFX软件的一个模块，并不是独立的软件，NFX将结构求解器和流体求解器很好地集成在一起，所以一体化程度非常高。

      目前NFX在CFD领域能够解决的问题包括：一般流体流动、传热、多相流、颗粒流动、组分传输、动网格、流固耦合。

       本文主要针对颗粒流进行探索；

颗粒流体分析概

     颗粒流主要用于追踪固体颗粒或液滴在流体当中的运动，当流体包含小颗粒固体或气体包含细小液滴时，可以使用颗粒分析。由Midas NFX提供的粒子函数可以分析考虑流体的粒子轨迹，并计算粒子对流体的影响，液体或固体颗粒称为离散相，流体称为连续相。

技术背景

    粒子分析主要分两阶段；第一阶段是运动阶段，这是粒子以其各自速度运动的过程。第二阶段是施加作用在颗粒上的外力， 当施加外力时，该力会改变粒子的轨迹。可以在NFX中应用的外力是阻力，升力和重力。当施加外力时，假定粒子的形状为球形。

      随着粒子移动，它们与流体一起工作并受到力。因此，颗粒倾向于跟随流体的流动，即阻力减小的方向。粒子的质量越小，惯性就越小，因此它遵循流体流动；粒子的质量越大，它离开的流体就越多。

使用各种方法来获得阻力系数。在Midas NFX CFD中，包括；斯托克斯定律(Stokes Law)，斯托克斯-坎宁安(Stokes-Cunningham)，球形阻力定律(spherical drag law)和非球形阻力模型(non-sphericaldrag law)，并支持拖曳定律和流线型。

流线型模型假定粒子的质量为零，因此粒子遵循流的方向。

随着粒子移动，由于流中的速度梯度而产生升力。这种现象称为萨夫曼的升力(Saffman'slift force)

应用案例

集油罐是一种装置，用于从通过汽车发动机 PCV 阀的气体中去除油。

分析目的；

- 检查集油罐内的流量

- 穿孔板冲击分析

- 捕油效率分析

分析条件；

- 气体密度: 1.17kg/m³

- 气体粘度: 1.8e-5 kg/m·s

- 油密度: 900 kg/m³

- 油粒半径: 8 μm

- 油气流入量: 8.3m/s

第一步：导入三维几何

第二步：定义流体材料及属性（需先确认单位体系）

第三步：网格划分

注意：要取消勾选（流体不支持高阶单元）

第三步：定义边界条件

关于壁面

定义油属性

第五步：定义分析工况

定义监控位置

第六步运行分析查看结果（输出内容设置）

step2：计算完粒子速度后，重新定义分析工况

结果查看（右键点击选择更多分析结果）

*动画保存支持avi和gif

结果提取（支持直接输出excel）

总数为256。总数设置10000个粒子，因此半径为8μm的油性粒子的捕获率为97.4％。