fluent dpm 颗粒采样后处理及颗粒浓度设置

“Sample Trajectories”对话框点开，injections列表里是空的，选不了要追踪的颗粒源。DPM模型开了，Injections也建了，但计算之前没在Reports→Discrete Phase→Sample里配好采样，对话框里根本读不到注入信息。这个顺序别搞反，是计算前建采样再跑，不是跑完再建。路径D:\Fluent_work\dpm\sample\sample_setup.log。

操作路径记一下，Reports→Sample→Set Up，弹出来Sample Trajectories对话框。Release From Injections列表里选要追踪的入射器，一个或多个都行。Surfaces列表里选采样面，可以是边界面的名字，也可以是3D的Plane或者2D的Line。颗粒穿过这些面的时候状态自动写进文件，文件名就是面名加.dpm后缀。稳态的话点Compute，颗粒被追踪一遍，穿过采样面的状态写进文件。瞬态的话Compute按钮变成Start，点下去先写文件头，时间步推进的时候颗粒状态持续写进去，跑完点Stop关闭文件。

瞬态采样还有个Append Files选项，打开之后重复计算的结果会追加到同一个文件里，做随机轨道追踪的时候用得上，反复算多次把结果累积起来，样本量大了统计才稳。点Start之前把Append Files勾上，每次重新算都往同一个.dpm文件里追加。

采样文件里有哪些变量先搞清楚，每行一个颗粒，列是x y z u v w diameter t flow-time parcel-mass mass n-in-parcel time。x y z是坐标，u v w是速度分量，diameter是粒径，t是温度，flow-time是颗粒从入射到采样面的流动时间，跟流体流动时间是两回事。parcel-mass、mass、n-in-parcel三个的关系是parcel-mass=mass*n-in-parcel，n-in-parcel是包裹里的颗粒数，这个数不一定是整数，可以小于1，取决于颗粒质量和包裹质量的比值。论坛上有人看到n-in-parcel是1e-5的量级觉得奇怪，回复说这是正常的，parcel质量跟单颗粒质量的关系决定了这个值，做质量加权统计的时候要特别注意。DEFINE_DPM_OUTPUT可以往采样文件里加自定义标量，编译加载之后在Sample对话框的Output下拉框里选自己的UDF。

颗粒浓度在Injections面板里不是直接填的，只有Flow Rate（kg/s）一个输入框。体积分数要换算成质量流量，公式是q_mp=q_ml*φ_p*(ρ_p/ρ_l)，q_mp是颗粒质量流量，q_ml是连续相质量流量，φ_p是颗粒体积分数，ρ_p和ρ_l是颗粒和连续相的密度。论坛上有人问PPM怎么设，回复说把PPM数据转成质量流量，Injections只认kg/s。有个计算例子是体积分数0.03，水质量流量3600 kg/s，颗粒密度按公式换算之后得到对应的颗粒质量流量。

2D模型的深度是个单独的坑。Fluent默认Depth=1m，颗粒质量流量按这个1m深度算出来的量，跟实际模型的Z向厚度对不上。论坛上有人算2D模型，实际厚度0.15mm，按1m深度设的质量流量算出来系统质量太大直接发散，把质量流量按实际厚度缩小之后收敛了，但浓度跟着变了。回复说2D几何做DPM的时候要非常小心，颗粒质量流量的设置跟几何实际厚度挂钩，不能拿默认的1m直接算。做2D算例的时候要么把Depth改成实际厚度，要么手动按实际厚度换算质量流量。

浓度超过10%到12%的时候DPM模型本身就不适用了，颗粒-颗粒碰撞和体积分数对流体的影响都不能忽略，单相耦合完全失效。这种工况要么上DDPM稠密离散相模型，要么用EDEM-Fluent耦合。EDEM的2.2版本接口基于DDPM框架处理颗粒体积分数，中心点法算浓度，适用于颗粒浓度较高的场景。浓度低于10%用标准DPM就行，稀相流假设还成立。

DPM concentration这个变量在Fluent后处理里是kg/m³，想看颗粒数浓度的话用质量浓度除以单颗粒质量。CFD-Post里直接选DPM Concentration就能显示，云图上数值最大的位置就是颗粒堆积最密的地方。跟实验数据对比的时候记得单位换算，实验给的是个/m³还是kg/m³，对不上就白比了。

后处理采样文件用Trajectory Sample Histograms，在Results→Reports→Discrete Phase→Histogram里打开，读入.dpm文件，选要画直方图的变量，粒径、速度、停留时间都能画。Weighting选项一定要激活，Weight下拉框里选mass-flow，不选的话统计出来的是颗粒数分布不是质量分布。Percent选项也勾上，把原始数据归一化，不然Y轴是绝对质量流量，跟Rosin-Rammler的理论曲线对不上。画完点Write按钮把直方图数据导出来，Excel或者Python接着做FFT或者分布拟合。

下次把那个Transient的采样文件从只导最后一步改成All Timesteps，现在只有最后一个时间步的数据，颗粒在域内的完整路径追踪不到，那个Start按钮按下之后的时间步间隔是……

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