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  3. 在coalChemistryFoam中加入MPPIC应力模型

在coalChemistryFoam中加入MPPIC应力模型

已定时 已固定 已锁定 已移动 OpenFOAM
10 帖子 4 发布者 2.9k 浏览
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    lcx
    写于 最后由 编辑
    #1

    各位前辈好,
    目前在openfoam v2212版本上搭建流化床热态模拟的求解器。主要是通过在coalChemistryFoam中加入体积分数α和MPPIC颗粒应力来考虑密相颗粒。

    参考了CFD Online上的一个讨论:https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-programming-development/158458-colliding-coal-cloud-coalcollidingchemistryfoam.html 和Chalmers OpenFOAM的课程资料:https://zhuanlan.zhihu.com/p/342917899

    体积分数的添加可以参考Chalmers课程资料,没什么变化。MPPIC颗粒应力的添加在新版本v2212出现一些变化。查看MPPICFoam求解器发现MPPICFoam求解过程中直接定义了

    #ifdef MPPIC
        #include "basicKinematicCloud.H"
    #define basicKinematicTypeCloud basicKinematicCloud
    

    而不是旧版本v2006及以前的

    #ifdef MPPIC
        #include "basicKinematicMPPICCloud.H"
        #define basicKinematicTypeCloud basicKinematicMPPICCloud
    

    通过gdb调试新版本MPPICFoam求解器确实发现新版本的MPPIC颗粒应力计算整合到了KinematicCloud和KinematicParcel中,因此新版本中调用MPPIC颗粒应力不需要在云、颗粒模板上添加MPPICCloud和MPPICParcel,直接在constant/Cloud1Properties中直接添加packing、damping、isotropyModel关键字就可以实现MPPIC颗粒应力。

    目前求解器的搭建已经基本完成。但是通过MPPICFoam下Goldschmidt案例进行热态求解器颗粒运动求解的验证,发现了一些奇异的现象。

      1. 采用MPPICFoam标准算例Goldschmidt验证热态求解器(关闭燃烧、化学反应)的颗粒碰撞,考虑颗粒所受曳力、重力和颗粒应力影响。颗粒在底部出现过度堆积现象(求解过程中固相体积分数甚至已达到6以上),之后体积分数大导致所受曳力增大,颗粒被推起、抛飞。
        vedio.gif

    Log文件部分内容如下

    Courant Number mean: 0.0555298 max: 0.12225
    Time = 0.4736
    
    
    Solving3-D cloud coalCloud1
    Cloud: coalCloud1
        Current number of parcels       = 24750
        Current mass in system          = 0.511442
        Linear momentum                 = (-0.00018024 0.000454129 -0.644986)
       |Linear momentum|                = 0.644987
        Linear kinetic energy           = 0.450077
        Average particle per parcel     = 1
        Injector model1:
          - parcels added               = 24750
          - mass introduced             = 0.511478
        Surface film:
          - parcels absorbed            = 0
          - mass absorbed               = 0
          - parcels ejected             = 0
        Parcel fate: system (number, mass)
          - escape                      = 9046, 0.186929
        Parcel fate: patch (top|bottom|walls|frontAndBack) (number, mass)
          - escape                      = 0, 0
          - stick                       = 0, 0
        Min cell volume fraction        = 0
        Max cell volume fraction        = 6.86133
        Min dense number of parcels     = 1258
        Temperature min/max             = 291.614, 292.984
        Mass transfer phase change      = 3.60952e-05
        Mass transfer devolatilisation  = 0
        Mass transfer surface reaction  = 0
    
    diagonal:  Solving for rho, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    PIMPLE: iteration 1
    smoothSolver:  Solving for Ux, Initial residual = 0.0338563, Final residual = 7.04861e-06, No Iterations 1
    smoothSolver:  Solving for Uy, Initial residual = 0.132381, Final residual = 9.38479e-08, No Iterations 2
    smoothSolver:  Solving for Uz, Initial residual = 0.00769001, Final residual = 2.67996e-06, No Iterations 1
    smoothSolver:  Solving for O2, Initial residual = 0.00121389, Final residual = 1.11529e-06, No Iterations 1
    smoothSolver:  Solving for CH4, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    smoothSolver:  Solving for H2, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    smoothSolver:  Solving for CO2, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    smoothSolver:  Solving for H2O, Initial residual = 0.00121249, Final residual = 1.11141e-06, No Iterations 1
    smoothSolver:  Solving for h, Initial residual = 0.0505897, Final residual = 9.40878e-08, No Iterations 2
    DICPCG:  Solving for G, Initial residual = 0.0108795, Final residual = 9.04101e-06, No Iterations 32
    T gas min/max   = 291.971, 293.866
    GAMG:  Solving for p, Initial residual = 0.639901, Final residual = 0.00540426, No Iterations 3
    diagonal:  Solving for rho, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    time step continuity errors : sum local = 5.44867e-05, global = -1.29277e-06, cumulative = -7.83327e-05
    GAMG:  Solving for p, Initial residual = 0.0144207, Final residual = 7.37421e-07, No Iterations 14
    diagonal:  Solving for rho, Initial residual = 0, Final residual = 0, No Iterations 0
    time step continuity errors : sum local = 7.70534e-09, global = 2.93038e-10, cumulative = -7.83324e-05
    ExecutionTime = 1760.01 s  ClockTime = 1774 s
    
      1. 在1基础上关闭MPPIC颗粒应力仅考虑颗粒所受曳力和重力得到较为合理的结果。颗粒没有出现过度堆积的情况。(gif见下楼)

    按理说颗粒应力的作用是阻止颗粒体积分数过大,但是就目前的结果看添加了颗粒应力,颗粒反而更加聚集,体积分数更大。是我MPPIC代码理解错误颗粒应力耦合有问题吗?希望得到各位前辈的指点!

    L 1 条回复 最后回复
  • L 离线
    L 离线
    lcx
    在 中回复了 lcx 最后由 编辑
    #2

    @lcx 在 在coalChemistryFoam中加入MPPIC应力模型 中说:

    在1基础上关闭MPPIC颗粒应力仅考虑颗粒所受曳力和重力得到较为合理的结果。颗粒没有出现过度堆积的情况。(gif见下楼)

    结果如下
    VEDIO3.gif

    1 条回复 最后回复
  • H 离线
    H 离线
    hehaohao2013
    写于 最后由 编辑
    #3

    你好,我这边气固催化反应,催化剂颗粒不是统一粒径,颗粒数是1e10.请问可以基于哪个案例计算,以及基于哪个求解器搭建呢,想使用MPPIC。

    1 条回复 最后回复
  • L 离线
    L 离线
    lcx
    写于 最后由 编辑
    #4

    颗粒数1e10,那应该是属于密相了。催化反应+颗粒密相OpenFOAM里应该没有现成的求解器。

    M 2 条回复 最后回复
  • M 离线
    M 离线
    mengxin
    在 中回复了 lcx 最后由 编辑
    #5

    @lcx 您好我在编译添加体积分数时遇到了6bb1501d-0b08-4525-afa3-f7f530500ad8-image.png 这样的报错 可以请问您是按照原本的 report编的吗有无改动呢

    1 条回复 最后回复
  • M 离线
    M 离线
    mengxin
    在 中回复了 lcx 最后由 编辑
    #6

    @lcx 前辈好 方便提供一些求解器的编写思路吗因为我目前想使用mppic实现粒子注入并且想简单实现粒子蒸发 但不涉及别的化学反应 您方便提供一些小偿指导吗

    1 条回复 最后回复
  • L 离线
    L 离线
    lcx
    写于 最后由 编辑
    #7

    你这个报错应该是createFields里没定义alphacf吧?sparyFoam可以做液滴蒸发,应该也适用你的情况。

    1 条回复 最后回复
  • M 离线
    M 离线
    mengxin
    写于 最后由 编辑
    #8

    感谢您回复,后续又重新按照报告做了一遍但会显示没添加湍流模型 就在换指针的时候会提示无法识别我新生成的湍流模型想问问您有没有遇到这步

    1 条回复 最后回复
  • M 离线
    M 离线
    mengxin
    写于 最后由 编辑
    #9

    image.png

    1 条回复 最后回复
  • 李东岳李 在线
    李东岳李 在线
    李东岳 管理员
    写于 最后由 编辑
    #10

    按理说颗粒应力的作用是阻止颗粒体积分数过大,但是就目前的结果看添加了颗粒应力,颗粒反而更加聚集,体积分数更大

    才看见这个帖子。看起来是颗粒应力并没有起作用。不过半年过去了,估计已经解决了。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

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