PBM — CAE用语解释

Population Balance Model（粒子群收支模型）是一种通过求解粒子、气泡、液滴等的"数密度函数"来预测集团粒径分布和数量时空变化的模型。在气泡塔、晶析装置、喷雾喷淋等粒子集团粒径分布很重要的问题中被使用。

普通CFD求解流速、压力、温度等宏观物理量，而PBM还需要额外求解"有多少个什么尺寸的粒子"这样的信息。需要描述气泡合并或分裂、粒子成长的核函数，通过与CFD耦合可以实现高精度的多相流分析。

ANSYS Fluent中实现了MUSIG（Multi-Size Group）模型作为PBM。OpenFOAM中也有与溶液聚类模型相结合的实现。在晶析过程的流程模拟软件（如Aspen）中PBM也占据重要地位，是化学工程领域的必备知识。

对于气泡需要用核函数描述"合并（coalescence）"和"分裂（breakup）"，对于晶体需要描述"核生成（nucleation）"和"成长（growth）"。需要根据实验数据或理论对各模型常数进行同定，参数同定是提高精度的关键。

• 多相流
• 粒子-流体耦合
• 喷雾模型
• CFD