本案例演示利用Fluent中的DPM模型计算矩形通道中的颗粒流动以及槽道受颗粒冲蚀情况。

注：本案例模型及数据来自STAR CCM+文档。

1 问题描述

  标准压力（1 个大气压）下的空气以 10 m/s 的速度进入通道。流体在通过部分阻塞的 90 度弯管后，从竖直出口流出。空气中包含有均匀分布的固体颗粒，进气中的颗粒体积流量为 6.4516 x 10–7 m3 /s。颗粒属性如下：
 

• 密度：1200 kg/m3
• 直径：40微米
• 初始速度：(10, 0, 0) m/s
• 
    假定管道壁面绝热和无滑移条件。使用默认的 K-Epsilon 模型为湍流建模。忽略从壁面完全回弹的所有颗粒和重力影响。计算模型如图所示。
   

  计算网格如下图所示。
 

2 Fluent设置

2.1 General设置

• 激活选项Gravity，设置重力加速度为Y轴-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活选用Realizable k-epsilon湍流模型

• 激活DPM模型，采用双向耦合

• 设置入射器，如下图所示

• 激活Discrete Random Walk Model，设置Number of Tires为10

2.3 Materials设置

• 修改材料anthracite密度为1200 kg/m3

2.4 边界条件设置

• 设置入口速度为10 m/s

2.5 初始化计算

• 进行初始化计算

2.6 迭代计算

• 设置迭代300次

3 DPM计算结果

• 颗粒轨迹分布如下图所示

• 速度分布如下图所示

• 颗粒浓度分布如下图所示

• 导出颗粒数据文件

• 选择要导出的颗粒数据

• 在CFD-Post中查看颗粒轨迹，如下图所示

4 冲蚀计算

4.1 激活冲蚀模型

• 如下图所示激活Erosion/Accretion模型

4.2 壁面边界设置

本例的壁面边界wall中主要需要设置DPM标签页下的内容。
 

• 双击模型树节点Boudnary > default_boundary_region弹出壁面边界设置对话框
• 切换至DPM标签页

需要设置的内容：
 

• Normal：法向反弹系数 本案例定义法向反弹系数为：

• 点击Normal后方的Edit...按钮，定义方式如下图所示：

• Tangent：切向反弹系数 本案例定义切向反弹系数为：

• 激活选项General Model，点击后方Edit...按钮弹出通用冲蚀模型参数定义对话框

采用下图所示方式进行定义：

• Impact Angle Function：冲击角函数。冲击角函数采用分段线性方式进行定义，数据如表所示。

采用下图方式进行定义：

• Diameter Function：粒径函数，本案例取1.8e-9
• Velocity Exponent Function：速度指数函数，本案例取2.6，如下图所示。

4.3 初始化并计算

• 进行初始化计算

4.4 计算结果

• 冲蚀率分布如下图所述

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