Fluent冲蚀计算中的两个坑

在 Fluent 中设置模型参数时，通常没有特别注明单位的，一般采用国际单位制。然而在冲蚀计算过程中，一些参数的设置却并非如此。

Fluent 冲蚀计算需要设置两个关键参数：壁面恢复系数与冲蚀模型。

1 壁面恢复系数

壁面恢复系数用于表征颗粒碰撞到壁面后的运动行为，是唯一能够体现颗粒动量和能量损失的模型参数，该参数对颗粒碰撞后的运动速度及角度有决定性的作用。

目前较为常用的壁面恢复系数模型为Forder et al.^[1]模型及Grant and Tabakoff^[2]等。

当冲击角单位为弧度时，恢复系数的取值范围为0~1。

若以角度为单位，使用式(1)与式(2)的表达形式，则如下图所示，显然是错误的。

此时需要对系数进行转换。

或：

相应的Grant and Tabakoff模型转换后为：

得到与以弧度显示的式(1)(2)相一致的结果。

扎心的事情是：Fluent壁面恢复系数，输入的参数是以角度为单位，其显示曲线却以弧度为单位。如下图所示输入的Forder模型，系数输入采用的是以角度为单位的式(3)，然而其图形显示只提供了弧度单位。河里蟹！

2 冲蚀函数

相同的问题也发生在冲蚀率函数上。

冲蚀函数用来描述冲蚀速率与颗粒冲击角度、颗粒冲击速度以及颗粒粒径等参数之间的函数关系。当选择使用通用冲蚀模型时，需要指定这三个参数。

经常将冲击角函数指定成与颗粒冲击角度相关的多项式函数。

以弧度为单位显示的冲击角函数曲线如图所示。可以看出最大值在0.9弧度左右。

然而在Fluent中输入的是角度，如果按照式(5)的系数输入，得到的图形如下图所示，显然是错误的（纵坐标都9次方了）。

在Fluent中以式(6)的参数输入，一切恢复正常。

3 总结

当在Fluent中将壁面恢复系数及冲击角函数指定为颗粒冲击角度的函数时，应当按照冲击角单位为角度的表达式输入系数。若文献中给定的表达式是以弧度为单位，则需要对原表达式进行转换，将其换算为以角度为单位。

另外一个需要注意的是，如果采用UDF描述这些公式，则需要使用弧度表达式。

作为一款成熟的商业软件，Fluent应该在参数输入界面指明参数的单位。

参考文献

（完）