通过流场和矩方法计算颗粒物的问题
-
各位老师、各位前辈好：
最近在通过CFD和MOM计算颗粒物浓度的时候遇到了一些问题和困惑，希望有前辈、老师能够指点一下。
首先这个模型仅考虑了颗粒物的沉积损失，不考虑成核等过程。
然后通过对数正态分布矩方法把这个GDE方程写出矩的形式，如下：（下面分别是i=2和i=2.6的情况下）
为了确保准确，我先照着文献数值计算了一下相关内容：（包括沉降率、粒径分布变化等等）
然后这个仅考虑了前三阶矩，矩的初始值由下面的式子进行计算，分别是用平均体积和平均半径计算，这就出现了第一个问题，这两个计算公式算出来的矩初始值不一样。我再确保跟文献的结果没太大差别后，进行了下一步工作，就是通过Fluent中的UDF将这个颗粒物沉降编写为源项，将三阶矩分别编写成三个UDS方程来进行求解。但是在求解时候发现老是发散，然后基于平均体积、i=2和i=2.6计算的时候，发现M1和M2总是变成了负数，或者M1也是负数。
下面是计算的一些图片，
下面是M0、M1和M2的残差变化，这个一看就有问题
因此，想跟各位老师请教一下这个问题，首先是为什么这两个公式算出来的矩初值不一样，然后就是发散的问题，我想请教下这么用UDF进行计算是正确的么，流场和MOM共同求解的话正确解法是什么样的。 -
他这个是TEMOM方法么。 @bestucan
你重组的NDF函数看起来结果挺好的，你是说你的方程用0维计算没问题，在Fluent里面用三维计算有问题么？这个很正常，三维的存在矩的对流传输项，有可能会导致矩的不可实现。如果没有植入一个高阶格式的话，应该是只能，且仅仅使用一阶格式。
-
@李东岳 不是，我只见过 TEMOM 处理 coagulation（聚并、凝并）项的，楼主说这里只考虑沉积。
因为 TEMOM 考虑的 coagulation 过程不会改变颗粒群总体积（或者质量），所以代表体积（或者质量）的一阶矩的时间变化率为0。沉降过程会损失颗粒群体积，楼主的一阶矩还有非零值。可能是正常的经典矩方法。
-
矩量计算公式是决定式，不是定义式。就是说不是矩量被定义成等于那个。之所以写成等于那个是有前置的决定条件。
你写的两个公式，左边那个是经典矩方法中常用的，能写成这样是有个前提条件：该粒子群已经处于对数正态分布，且对数正态分布的表达式为[1]中(23)式。（因为对数正态分布有7种，所以要指定形式）
右边那个我不认识...
只有有了这样的前提条件，才能给出各阶矩量的表达式是什么。可以看文献 [1] 里 (23) 到 (28) 的过程。
还有，你的计算好像没有无量纲化。这也很可能会引起问题。文献 [1] 里的 table 1 有无量纲过程。
[1]PRATSINIS S E. Simultaneous nucleation, condensation, and coagulation in aerosol reactors[J/OL]. Journal of Colloid and Interface Science, 1988, 124(2): 416-427. DOI:10.1016/0021-9797(88)90180-4.
-
@李东岳 是的李老师，我计算0维没问题，但是到三维计算就有问题，不过Fluent里面的格式我都试了一下都不好使，植入格式这个我还不太了解，我再看看
-
@bestucan 是的老师，我这个是对数分布的矩方法不是TEMOM，我是看了文献[1]他用的这个经典矩方法和TEMOM处理这个颗粒物沉积计算的，右边的表达式是在文献[2]中看见的。然后，老师这个无量纲化我算三维的也是需要先把变量都无量纲化，然后解三个三维的无量纲标量方程么。
感谢老师的解答，我看看这个文献具体操作
[1]Guangping Xu, Jiasong Wang,CFD modeling of particle dispersion and deposition coupled with particle dynamical models in a ventilated room. DOI:https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.07.027.
[2]S.H. Park, K.W. Lee,Analytical solution to change in size distribution of polydisperse particles in closed chamber due to diffusion and sedimentation. DOI:https://doi.org/10.1016/S1352-2310(02)00673-8. -
我计算0维没问题，但是到三维计算就有问题
0维拓展到3维最重要的问题就是矩的对流项格式问题。你可以看看这个文章，我觉得我写的还算能让人看懂，http://dyfluid.com/manuscript_DYL.pdf
Higher-order scheme and realizability- 你这个是硕士课题还是博士？
- 工程还是学术？
- 没想过在openfoam下弄么？
-
@李东岳 好的谢谢李老师，我看一下这篇论文。
这个算是博士课题，主要是学术上的，openfoam是想要弄，不过用的不熟，还在学习中，本来是想在Fluent上整明白再去整openfoam的。 -
@wyboo 是的先无量纲，再计算，想看真实值再转回了。有量纲的，那个粒子体积的单位是立方米，负多少次方，三阶矩就错开了这个单位的平方个数量级。浮点数的范围是广，但是有效数字有限。数量级差太多容易大数吃小数。无量纲之后也便于比较。
兴许也不一定非得无量纲，我就是萧规曹随
-
@bestucan 好的，感谢老师，我操作学习一下
-
这几天事太多了这个帖子我应该好好回复下但5月中旬之前不太可能了。长话短说，你这个我比较感兴趣如果你们老师比较open的话，我可以介入对你长期指导。发文章的时候把我放在最后就行。我这面比较关注在openfoam里面的植入。不知道方向契合不契合以及你们导师是否同意
-
@李东岳 李老师好，我跟我老师说了一下，他对于指导和合作论文什么的是没啥问题的，而且能指导话对我自己来说也是个很好的学习机会。我是建筑环境与能源应用工程专业的，现在准备做室内流场快速计算和这个颗粒物矩方法这块工作，原来我们老师跟一个做室内快速流场计算和颗粒物快速计算的老师有合作，那个老师做的时候就是用openfoam做的，所以openfoam植入这块和方向上我们应该是没问题。
-
@wyboo 好的 最近事情多 你周末时候邮箱联系我一下 我下周回你 周末时候发我邮箱 li.dy@dyfluid.com
-
@李东岳 好的老师
