内容发布更新时间 : 2024/12/23 1:37:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

边界条件，且恢复系数均为1.0

??在所有的流动类型边界（压力入口-pressure inlets、速度入口-velocity inlets、压力出口

-pressure outlets 等），均为``escape''边界条件

??在所有的内部区域边界（辐射体- radiator、多孔介质间断面- porous jump）均为边界条件,只有对壁面边界（wall）才可以修改恢复系数。

通用多相流模型（General Multiphase Models）

一、模型介绍

1. 选择通用的多相流模型

VOF 模型适合于分层的或自由表面流，而mixture 和Eulerian模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的volume fraction 超过10%的情形,(流动中分散相的volume fraction 小于或等于10%时可使用离散相模型）。

为了在mixture模型和Eulerian 模型之间作出选择，还应考虑以下几点： ★如果分散相有着宽广的分布，mixture 模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分，你应当使用Eulerian 模型。

★如果应用于你的系统的相间曳力规律是可利用的（either within FLUENT or through a user-defined function），Eulerian 模型通常比mixture 模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的， mixture 模型可能是更好的选择。

★如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题，mixture 模型可能是更好的选择，因为它比Eulerian 模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要， Eulerian 模型是更好的选择。但是请记住，复杂的Eulerian 模型比mixture 模型 的计算稳定性要差。

2. VOF 模型的概述及局限(Overview and Limitations of the VOF Model)

VOF 模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction 来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测，jet breakup、流体中大泡的运动（the motion of large bubbles in a liquid）、the motion of liquid after a dam break 和气液界面的稳态和瞬态处理（the steady or transient tracking ofany liquid-gas interface）。 局限（limitations）：

下面的一些限制应用于FLUENT 中的VOF 模型：

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★必须使用segregated solver. 即VOF 模型不能用于coupled solvers.

★所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合；VOF 模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。 ★只有一相是可压缩的。

★Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop)cannot be modeled when the VOF model is used.

★Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the VOF model is used. ★大涡模拟紊流模型不能用于VOF 模型。

★二阶隐式的time-stepping 公式不能用于VOF 模型。 ★VOF 模型不能用于无粘流。

★The shell conduction model for walls cannot be used with the VOF model.

稳态和瞬态的VOF 计算

在FLUENT 中VOF 公式通常用于计算时间依赖解，但是对于只关心稳态解的问题，它也可以执行稳态计算。稳态VOF 计算是敏感的只有当你的解是独立于初始时间并且对于单相有明显的流入边界。例如，由于在旋转的杯子中自由表面的形状依赖于流体的初始水平，这样的问题必须使用time-dependent 公式。另一方面，渠道内顶部有空气的水的流动和分离的空气入口可以采用steady-state 公式求解。

3. Mixture 模型的概述和局限(Overview and Limitations of the Mixture Model)

混合模型是一种简化的多相流模型，它用于模拟各相有不同速度的多相流，但是假定了在短空间尺度上局部的平衡。相之间的耦合应当是很强的。它也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流。

混合模型可以模拟n 相（fluid or particulate）通过求解混合相的动量、连续性和能量方程，第二相的volume fraction 方程，以及相对速度的代数表示。典型的应用包括沉降（sedimentation），旋风分离器（cyclone separators），particle-laden flow with low loading,以及气相容积率很低的泡状流。

混合模型是Eulerian 模型在几种情形下的很好替代。当存在大范围的颗粒相分布或者界面的规律未知或者它们的可靠性有疑问时，完善的多相流模型是不切实可行的。当求解变量的个数小于完善的多相流模型时，象混合模型这样简单的模型能和完善的多相流模型一样取得好的结果。 局限性（limitation）

下面的局限应用于混合模型在FLUENT 中：

★必须使用segregated solver.即混合模型不适合于任何coupled solver. ★只有一相是可压缩的。

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★Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop)cannot be modeled when the mixture model is used.

★Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the mixture model is used.

★Solidification and melting cannot be modeled in conjunction with the mixture model.

★大涡紊流模型不能使用在混合模型中。

★The second-order implicit time-stepping formulation cannot be used with the mixturemodel.

★混合模型不能用于无粘流。

★The shell conduction model for walls cannot be used with the mixture model

4. Eulerian 模型的概述和局限性（Overview and Limitation of the Eulerian Model）

在FLUENT 中的可以模拟多相分离流，及相间的相互作用。相可以是液体、气体、固体的几乎是任意的联合。Eulerian 处理用于每一相，相比之下，Eulerian-Lagrangian 处理用于离散相模型。

采用Eulerian 模型，第二相的数量仅仅因为内存要求和收敛行为而受到限制。只要有足够的内存，任何数量的第二相都可以模拟。然而，对于复杂的多相流流动，你会发现你的解由于收敛性而受到限制。

FLUENT 中的Eulerian 多相流模型不同于FLUENT4 中的Eluerian 模型，在FLUENT4中液-液和液-固（granular）多相流动没有全局的差别。颗粒流是一种简单的流动，它涉及到至少有一相被指定为颗粒相。 FLUENT 解是基于以下的： ★单一的压力是被各相共享的。 ★动量和连续性方程是对每一相求解。 ★下面的参数对颗粒相是有效的：

（1）颗粒温度（固体波动的能量）是对每一固体相计算的。这是基于代数关系的。

（2）固体相的剪切和可视粘性是把分子运动论用于颗粒流而获得的。摩擦粘性也是有效的。

★几相间的曳力系数函数是有效的，它们适合于不同类型的多相流系。（你也可以通过用户定义函数修改相间的曳力系数，as described in the separate UDFManual）。

★所有的κ?ε紊流模型都是有效的，可以用于所有相或者混合相。 局限性（Limitations）：

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除了以下的限制外，在FLUENT 中所有其他的可利用特性都可以在Eulerian 多相流模型中使用：

★只有κ?ε模型能用于紊流。

★颗粒跟踪（使用Lagrangian 分散相模型）仅与主相相互作用。

★Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop)cannot be modeled when the Eulerian model is used. ★压缩流动是不允许的。 ★无粘流是不允许的。

★The second-order implicit time-stepping formulation cannot be used with the Eulerianmodel.

★Species transport and reactions are not allowed. ★Heat transfer cannot be modeled.

★The only type of mass transfer between phases that is allowed is cavitation;evaporation, condensation, etc. are not allowed.

二. 设置一般的多相流问题（Setting Up a General Multiphase Problem）

这部分提供了使用VOF 模型，混合模型和欧拉多相流模型的用法和指南。 1．使用一般多相流模型的步骤（Steps for Using the General Multiphase Models）

设置和求解一般多相流问题的步骤的要点如下，这里给出的仅是与一般多相流计算相关的步骤。有关你使用的其它模型和相关的多相流模型的输入的详细信息，将在这些模型中合适的部分给出。

（1）选中你想要使用的多相流模型（VOF, mixture, or Eulerian）并指定相数。对VOF 模型，也指定VOF 公式。 Define Models Multiphase...

（2）从材料库中复制描述每相的材料。 Define Materials...

如果你使用的材料在库中没有，应创建一种新材料。

!!如果你的模型中含有微粒（granular）相，你必须在fluid materials category 中为它创建新材料（not the solid materials category.）

（3）定义相，指定相间的相互作用（interaction）(例如，使用OVF 模型时的表面张力（surfacetension），使用混合模型时的滑流速度，使用欧拉模型时的drag functions) Define Phases...

（4）(仅对欧拉模型)如果流动是紊流，定义多相紊流模型。 Define Models Viscous...

（5）如果体积力存在，turn on gravity and specify the gravitational acceleration. Define Operating Conditions...

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