barracuda 24.0 用户手册中英文翻译(第九章 边界关联)

BC关联允许出口边界条件（BC）将信息传递给进口BC。大多数情况下，出口BC将是压力BC，进口BC将是流量BC或注入BC。BC关联传递的信息可以包括流体性质，如温度、成分和流速，和/或颗粒和气泡性质，如尺寸、温度、内径、成分和流速。示踪剂也可以通过BC关联器。BC关联允许在传递到进口BC之前对一些信息进行操作，例如缩放质量流量，加热或冷却，根据大小过滤颗粒和气泡，以及重置颗粒和气泡的停留时间。

BC关联仅限于单向通信：出口BC将信息传递给进口BC，但进口BC不将信息传递回出口BC。多对多关系是可能的，一个或多个出口BC关联到一个或多个进口BC。这允许BC关联近似多级气旋和外部循环回路的物理行为。

BC关联器如何跟踪信息

颗粒和/或流体质量通过配置文件或快照进行跟踪，并带有持续时间和时间戳。每个BC关联器输入具有跟踪当前时间步长流体和颗粒质量运动的配置文件。BC关联器输入端的所有配置文件都被合并并排队处理每个时间步骤。流体质量和颗粒质量分别处理；两相之间没有相互作用。通过BC关联器跟踪的流体属性仅限于质量、成分和热特性（压力和体积不可用）。另一方面，BC关联器跟踪单个计算颗粒，包括诸如颗粒id、质量、组成、体积和其他不依赖于控制体积属性的基本属性。    

BC关联器是跟踪流体、颗粒还是两者都跟踪，取决于为每个BC关联器输出选择的BC关联器选项。如果任何输出使用来自BC关联器的流体，则BC关联器将跟踪流体。如果任何输出使用来自BC关联器的颗粒，则BC关联器将跟踪颗粒。

不可压缩流动

在流动类型被设置为不可压缩的模拟中，气泡以与颗粒相同的方式通过BC关联器。

9.1。二次给料

辅助提要可以看作是在域中没有物理位置的流BC，专门用于直接输入到BC关联器。二次给料以与模拟中的任何其他出口BC相同的方式连接到BC关联器，并且只能用作BC关联输入。

图9.1显示了辅助给料管理器，它遵循添加、编辑、复 制、删除GUI模式。

图9.1辅助给料管理器

9.1.1。特定二次给料

图9.2显示了辅助提要编辑器，它用于特定辅助提要的属性。在辅助提要编辑器顶部启用该选项后，将显示流体、颗粒和/或示踪剂选项卡。    

图9.2辅助提要编辑器

该字段遵循Comment fieldGUI模式。

通量平面

图9.2所示为二次给料通量平面选项卡的示例。此选项卡遵循通量平面选项GUI模式。

流体

图9.3所示为二次给料流体标签的示例。该选项卡定义了二次给料的流体流动条件。    

图9.3二次给料编辑器流体选项卡

特定值

质量流量

通过二次给料的流体的质量流量，单位为千克/秒（kg/s）。

温度

通过二次给料的流体温度，单位为开尔文（K）。

定义流体如果使用二次给料器将流体送入BC关联器，即特定的流体流速非零，则必须定义流体成分。这遵循应用材料的GUI模式。

瞬态文件SFF文件可用于特定与时间相关的辅助给料参数，该文件总是基于在模拟运行时使用交互的能力而被推荐。该文件将覆盖已在编辑器中输入的任何特定值。关于在辅助给料中使用SFF文件的其他信息，请参见定义瞬态流BC。    

颗粒

二次给料颗粒标签的示例如图9.4所示。这个选项卡定义了二次给料的颗粒流条件。

图9.4二次给料编辑器颗粒标签

特定值

质量流量

颗粒通过二次给料的质量流率，单位为公斤/秒（kg/s）。

温度

通过二次给料的颗粒温度，单位为开尔文（K）。    

数密度

分配给通过二次给料的颗粒的数量密度，如这里所述。

定义颗粒如果使用二次给料将颗粒送入BC关联器，即特定的颗粒流速非零，则必须定义颗粒种类组成。这遵循应用材料的GUI模式。

不可压缩流动

在流体类型被设置为不可压缩的模拟中，定义颗粒按钮将变成定义颗粒/气泡。

示踪剂

Flow BC示踪剂标签示例如图9.5所示。该选项卡定义了通过二级给料的示踪剂。

图9.5辅助给料编辑器示踪剂选项卡

分辨率示踪剂的分辨率在tracers/second中特定。    

物种分配给源自该二级给料的示踪剂的唯一ID号。必须大于或等于2000，以免与颗粒物种管理器中创建的物种发生碰撞。

9.2。次要出口

次要出口可以被认为是域的虚拟出口。与次要提要一样，它在域中没有物理位置。二级出口以与模拟中的任何其他进口BC相同的方式连接到BC关联器，并且只能用作BC关联输出。

图9.6显示了次要出口管理器，它遵循“添加、编辑、复 制、删除”GUI模式。

图9.6次要出口管理器

图9.7显示了二次出口编辑器，它用于特定辅助出口的属性。    

图9.7二次出口编辑器

通量平面选项通量平面定义遵循通量平面选项GUI模式。

该字段遵循Comment fieldGUI模式。

9.3。BC关联器

BarracudaGUI的BC关联器部分是定义出口BC和进口BC之间连接的地方。图9.8显示了BC关联器管理器，它遵循添加、编辑、复 制、删除GUI模式。

不可压缩流动

在流体类型被设置为不可压缩的模拟中，所有颗粒选项将变成颗粒/气泡选项。

图9.8BC关联器管理器

图9.9显示了用于特定BC关联器的BC关联器编辑器。

图9.9BC关联器编辑器

Enabled 默认情况下，新创建的BC关联器将使Enabled框被选中，并且BC关联器将在模拟中处于活动状态。如果未选中该框，则BC关联器定义将存储在项目中，但不会在模拟中激活。禁用的BC关联器在重启时无法重新启用。

9.3.1设备上装BC关联域输入（出口BC）

BC关联器的输入在BC连接器编辑器的BC关联域输入（出口BC）部分中定义。本部分遵循“添加、编辑、复 制、删除GUI”模式，并允许选择一个或多个域出口BC或辅助提要作为BC关联器的输入。单击“添加”按钮时，将弹出“BC关联器输入编辑器”窗口，允许用户选择可用的通量平面名称。然后将选定的磁通平面名称添加到当前BC关联器的输入列表中。如果需要将多个磁通平面组合为BC关联器的输入，则可以重复添加过程。    

默认情况下，BC关联器输入编辑器中只会列出压力BC。但是，如果选中此框，则输出流BC也将作为BC关联器输入。

图9.10BC关联器输入编辑器

要在BC关联器中列出并可供使用，模拟出口必须是定义了Flux平面名称的压力BC或定义了Flux平面名称的流量BC。在任何一种情况下，只有当流体流出模拟域时，它才会进入BC关联器。边界条件下的入流不从BC关联器获取任何东西，并且记录BC关联器的质量为零；也就是说，一个BC关联器只允许流在一个方向，输入到输出。

Particle split factor这允许进入BC关联器的计算颗粒被分裂，在BC关联器出口产生更多的计算颗粒。如果分裂因子为1，则不会发生分裂。如果为2，则每个出口模拟的计算颗粒将被分割成2个具有相等实际颗粒数的计算颗粒，从而保持质量。非整数值通过跟踪余数来处理，以备下一个时间步使用。范围：[1，inf]

9.3.2。BC关联器属性    

图9.9的BC关联器属性部分包含所需的Name字段，允许在将某些流体和颗粒属性传递给BC关联输出之前对它们进行操作。

名称这是必填字段，用作与BC关联器关联的Flux平面名称。建议使用与Flux Plane OptionsGUI模式中讨论的相同的命名约定。

Comment这遵循评论字段GUI模式。

Time delay非零值强制流体和颗粒剖面在BC关联器中保留数秒，然后进行过滤并分级到BC关联器输出。请注意，分段不保证给料到模拟；例如，如果颗粒被分级喂入，但它们被喂入的细胞已经处于颗粒密装体积分数，则不可能喂入颗粒。

重置颗粒停留时间默认情况下，此框未选中，颗粒从BC关联器入口传递到BC关联器出口，而不改变其停留时间值。如果选中此框，则当每个颗粒在BC关联器出口反馈到模拟域时，其停留时间值将设置为零。

重置跟 踪器停留时间默认情况下，此框未选中，并且跟踪 器从BC关联器入口传递到BC关联器出口，而不改变其停留时间值。如果选中此框，则当每个跟踪 器在BC关联器出口反馈到模拟域时，其停留时间值将设置为零。

为后期处理绘制连接器默认情况下，选中此框，并在输出文件中包含额外的多边形，以便可以可视化BC关联器。如果未选中该框，则BC关联器仍将按预期工作，但不会生成用于可视化的多边形。

流体过滤器特定如何将来自BC关联器进口的流体质量分配到BC关联器出口。可用的选项是：

§缩放：单击“流体过滤器”按钮将弹出一个对话框，可在其中特定缩放因子。BC关联器进口流体质量乘以比例因子，并均匀分布在所有特定的BC关联器出口。没有质量被发送到出口通量平面。Scale factor的有效范围为[0，inf]。    

图9.11BC关联器流体过滤器

颗粒过滤器特定颗粒如何通过颗粒给料或二级出口从BC关联器入口分布到BC关联器出口。分布选项有：

§随机：颗粒以随机的方式分布在多个出口中，没有基于任何颗粒属性的偏好。这是默认选项。

§半径：颗粒半径，mm

§面积：颗粒表面积，m2m2

§温度：颗粒温度，KK

§种类：颗粒种类，项目文件中定义

§PID：颗粒ID，由求解器在创建颗粒时分配

§停留时间：颗粒停留时间，ss

对于除Random之外的所有选项，使用基于表的输入对话框来特定要在BC关联器出口之间分布的颗粒的质量分数。在图9.12所示的示例表中，考虑颗粒半径为4e-05m的行。为FLUXBC_cyclone1_dipleg特定的0.2值意味着该尺寸的20%的颗粒（按质量计算）将被导向该出口（dipleg底部的流量BC）。为FLUX_particle_loss特定的值0.8意味着80%的这种大小的颗粒（按质量计算）将被导向该出口（二级出口）。    

每行中可用BC关联器出口的条目之和必须为1。在分裂点之间有值的颗粒分布是线性插值的。任何值低于表中最低值的颗粒将使用该最低值所在行。类似地，任何值高于表中最高值的颗粒将使用该最高值所在行。

图9.12BC关联器颗粒滤波表

压降可以为使用使用BC关联器压力选项的压力BC的模拟特定压降。特定的压降将被添加到从BC关联输出到域（进口BC节点）到BC关联输入到域（出口BC节点）的压力。图9.13中的压降特性允许对压降进行规范。    

图9.13BC关联器压降

§瞬态文件：一个SFF文件，它遵循使用SFF文件的表格输入GUI模式，并且总是推荐基于在模拟运行时使用交互的能力，可以用来特定与时间相关的压降。图9.14所示的文件将覆盖在“特定值”部分中输入的任何特定值。

§特定值：直接设置以PaPa为单位的压降值

图9.14BC关联压降文件编辑器

9.3.3。热控制    

通过BC关联对颗粒和流体进行热控制的两种方法是加热/冷却速率和直接温度调节。

一个SFF文件，它遵循使用SFF文件GUI模式的表格输入，并且总是推荐基于在模拟运行时使用交互的能力，可以用来特定与时间相关的热控制。该文件将覆盖在“固定加热/冷却速率”部分中输入的任何特定值。

图9.15BC关联加热/冷却速率编辑器

SFF文件允许用户特定加热或冷却速率以及最低和最高温度。如果模拟过程已知，则应根据热交换介质的实际温度设置最低和最高温度。温度限制设定了颗粒和流体之间热交换的驱动力。在加热条件下，材料被加热到最高温度（Q>0），或者冷却到最低温度（Q<0），根据公式：

其中:

Qrate为用户特定的换热速率，J/s

ΔT是由于热交换引起的温度变化，K

Tmax是用户特定的最高温度，K

Tmin是用户特定的最低温度，K    

T是进入BC关联器的流体或颗粒的温度，K

在一个时间步长中，通过BC关联器的所有颗粒和流体的总加热或冷却能力由以下公式计算：

其中:

qtotal是颗粒和流体的总加热或冷却能力，J

mf为BC型连接器中流体的质量，kg

Cp,f为流体的比热容，Jkg⋅K

ΔTf是流体的温度变化，K

mp为BC关联器中颗粒的质量，kg

Cp,p是颗粒的比热容，Jkg⋅K

ΔTp是颗粒K的温度变化

换热系数由总热容量计算得出：

然后用这个换热系数来计算颗粒和流体的焓变：

固定加热/冷却速率特定的加热/冷却速率用于计算如上所示的颗粒和流体的焓变。

加热/冷却速率    

用户可以输入加热速率的正单位焦耳每秒（J/s）或冷却速率的负单位焦耳每秒（J/s）。

最低温度

换热介质的最低温度，单位为K。

最高温度

换热介质的最高温度，单位为K。

直接温度调节选项可用于直接温度调节的比例，设置或偏移分别控制流体和颗粒的温度。

流体温度控制

如果需要改变BC关联器入口和出口之间的流体温度，有三种选择：

§刻度：将质量加权平均BC关联器进口流体温度乘以特定的流体温度因子，并将结果分配给BC关联器出口。

§设置：将BC关联器出口流体温度直接设置为特定的流体温度。

§偏移量：将特定的流体温度偏移量添加到质量加权平均BC关联器进口流体温度中，并将结果分配给BC关联器出口。

流体温度因子

默认情况下，BC关联器的刻度值为1，这意味着不会对流体温度进行操作。

颗粒温度控制    

由于计算颗粒是拉格朗日的，它们在BC关联器中的处理要比在流体相中的处理更为复杂。虽然BC关联器入口的流体性质是使用质量加权来平均的，但计算颗粒性质不需要任何这样的平均。相反，每个计算颗粒的性质都是单独保持的，并且可以单独操作。默认情况下，使用Scale值1，这意味着不会对计算颗粒的温度进行任何操作。但是，如果需要改变BC关联器入口和出口之间的计算颗粒温度，则有三种选择：

§刻度：入口颗粒温度乘以特定的颗粒温度因子，结果分配给BC关联器出口的该颗粒。

§设置：BC关联器出口颗粒温度（对于所有颗粒，在这种情况下）直接设置为特定的颗粒温度。

§偏移量：将特定的颗粒温度偏移量添加到每个颗粒的入口温度，并将结果分配给该颗粒的BC关联器出口温度。

颗粒温度因子

默认情况下，使用Scale值1，这意味着不会对计算颗粒温度进行任何操作。

9.3.4。BC关联输出到域（输入BC）

BC关联器的输出在BC连接器编辑器的BC关联输出到域（进口BC）部分中定义。本部分遵循“添加、编辑、复 制、删除”GUI模式，并允许选择一个或多个域入口BC或辅助出口作为BC关联器的输出。单击“添加”按钮时，将弹出“BC关联器输出编辑器”窗口，允许用户选择可用的通量平面名称。然后将选定的磁通平面名称添加到当前BC关联器的输出列表中。如果应将多个通量平面视为BC关联器的输出，则可以重复添加过程。    

若要在“BC关联器输出编辑器”中列出，模拟入口必须是定义了通量平面名称的流量BC、定义了通量平面名称的注入BC或定义了通量平面名称的辅助出口，并且必须为BC的“边界处的流体行为”或“边界处的颗粒行为”选项选择“使用BC关联器”数据选项。

图9.16BC关联器输出编辑器

给料量限制在模拟给料量时，除非受到给料量限制，否则剖面中的所有流体质量都将被给料到模拟中。同样，除非受到给料限制，否则剖面中的所有颗粒都将被送入模拟；此外，在向模拟给料时，将始终观察到密包体积分数。流体质量和颗粒可以建立在BC关联器输出。任何未馈入模拟的颗粒将在BC关联器输出处进行阶段处理，以便在下一个时间步骤中使用。流体在保持总运行时间的情况下进行分阶段处理，流体的后续给料使用可用流体的一小部分，具体取决于当前时间步长和可用剖面时间。    

§当从BC关联器输出向模拟中输入颗粒和流体时，允许的最大颗粒体积分数是该体积分数和密实颗粒体积分数的最小值。例如，如果这里特定的值为0.1，那么在这个BC关联器模拟边界处，颗粒将不会超过细胞体积的10%。范围:[0,1]

§当从BC关联器输出向模拟输入颗粒和流体时，这是允许的最大流体体积分数。此参数对于平衡流体和颗粒流速非常有用；例如，在旋风双堆中，通常希望以一定的体积分数喂入颗粒，比如0.4，但是事先不知道相应的流体流速应该是多少。通过将流体体积分数限制设置为0.6，BC关联器将自动将流体流速限制为导致颗粒体积分数为0.4的值。范围:[0,1]

§颗粒质量流量限制（kg/s）当在BC关联器出口喂入颗粒时，可以限制最大允许质量流量。默认值设置为1e+20，实际上没有应用最大限制。范围:[0,inf)

§流体质量流量限制（kg/s）当在BC关联器出口输入流体时，可以限制最大允许的质量流量。默认值设置为1e+20，这实际上没有应用最大限制。范围:[0,inf)

§颗粒质量阈值关闭（kg）当在BC关联器出口给料颗粒时，该参数可用于特定质量阈值，低于该阈值应关闭颗粒给料。在这种情况下所指的质量是在给定时间点BC关联器内的颗粒质量。该参数可与（kg）上的颗粒质量阈值结合使用，以模拟旋风双瓣挡板阀的操作。范围:[0, inf)    

§颗粒质量阈值（kg）当在BC关联器出口喂入颗粒时，该参数可用于特定一个质量阈值，超过该阈值，颗粒喂入应打开。在这种情况下所指的质量是在给定时间点BC关联器内的颗粒质量。为了模拟旋风双褶挡板阀的行为，该参数可以与颗粒质量阈值off （kg）值结合使用。范围:[0, inf)

示例：假设一个旋风双挡板阀保持关闭，直到10公斤的颗粒质量在双挡板中积累。在这个质量下，挡板阀打开，颗粒开始排出。当双叠体中的颗粒质量降至8kg以下时，挡板阀再次关闭。这种情况可以通过设置参数来近似：

颗粒质量阈值off (kg)= 8

颗粒质量阈值on (kg)= 10

§滑差BC关联器出口BC处的颗粒速度与流体速度之比。范围:[0, inf)

§当选择时，此BC关联器输出将与启用使用BC关联器压力选项的BC关联器输入项通信压力信息。

这允许从BC关联器流出的计算颗粒被分裂，在BC关联器出口产生更多的计算颗粒。如果分裂因子为1，则不发生分裂。如果为2，则每个出口模拟的计算颗粒将被分割成2个具有相等实际颗粒数的计算颗粒，从而保持质量。非整数值通过跟踪余数来处理，以备下一个时间步使用。