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  • 1 # 愛逗的小夥伴

    兩相流:通常把含有大量固體或液體顆粒的氣體或液體流動稱為兩相流;其中含有多種尺寸組顆粒群為一個“相”,氣體或液體為另一“相”,由此就有氣—液,氣—固,液—固等兩相流之分。

      兩相流的研究:對兩相流的研究有兩種不同的觀點:一是把流體作為連續介質,而把顆粒群作為離散體系;而另一是除了把流體作為連續介質外,還把顆粒群當作擬連續介質或擬流體。

      引入兩種座標系:即拉格朗日座標和尤拉座標,以變形前的初始座標為自變數稱為拉格朗日Langrangian 座標或物質座標;以變形後瞬時座標為自變數稱為尤拉Eulerian 座標或空間座標。

      離散相模型

       FLUENT在求解連續相的輸運方程的同時,在拉格朗日座標下模擬流場中離散相的第二相;

       離散相模型解決的問題:煤粉燃燒、顆粒分離、噴霧乾燥、液體燃料的燃燒等;

       應用範圍:FLUENT中的離散相模型假定第二相體積分數一般說來要小於10-12%(但顆粒質量承載率可以大於10-12%,即可模擬離散相質量流率等/大於連續相的流動);不適用於模擬在連續相中無限期懸浮的顆粒流問題,包括:攪拌釜、流化床等;

       顆粒-顆粒之間的相互作用、顆粒體積分數對連續相的影響未考慮;

       湍流中顆粒處理的兩種模型:Stochastic Tracking,應用隨機方法來考慮瞬時湍流速度對顆粒軌道的影響;Cloud Tracking,運用統計方法來跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴散。透過計算顆粒的系統平均運動方程得到顆粒的某個“平均軌道”

      多相流模型

      FLUENT中提供的模型:

       VOF模型(Volume of Fluid Model)

       混合模型(Mixture Model)

       尤拉模型(Eulerian Model)

      VOF模型(Volume of Fluid Model)

       VOF模型用來處理沒有相互穿插的多相流問題,在處理兩相流中,假設計算的每個控制容積中第一相的體積含量為α1,如果α1=0,表示該控制容積中不含第一相,如果α1=1,則表示該控制容積中只含有第一相,如果0<α1<1,表示該控制容積中有兩相交介面;

       VOF方法是用體積率函式表示流體自由面的位置和流體所佔的體積,其方法佔記憶體小,是一種簡單而有效的方法。

      混合模型(Mixture Model)

       用混合特性引數描述的兩相流場的場方程組稱為混合模型;

       考慮了介面傳遞特性以及兩相間的擴散作用和脈動作用;使用了滑移速度的概念,允許相以不同的速度運動;

       用於模擬各相有不同速度的多相流;也用於模擬有強烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度運動的多相流;

       缺點:介面特性包括不全,擴散和脈動特性難於處理。

      尤拉模型(Eulerian Model)

       尤拉模型指的是尤拉—尤拉模型;

       把顆粒和氣體看成兩種流體,空間各點都有這兩種流體各自不同的速度、溫度和密度,這些流體其存在在同一空間並相互滲透,但各有不同的體積分數,相互間有滑移;

       顆粒群與氣體有相互作用,並且顆粒與顆粒之間相互作用,顆粒群紊流輸運取決於與氣相間的相互作用而不是顆粒間的相互作用;

       各顆粒相在空間中有連續的速度、溫度及體積分數分佈。

      幾種多相流模型的選擇

       VOF模型適合於分層流動或自由表面流;

       Mixture和Eulerian模型適合於流動中有混合或分離,或者離散相的體積份額超過10%-12%的情況。

      Mixture模型和Eulerian模型區別

       如果離散相在計算域分佈較廣,採用 Mixture模型;如果離散相只集中在一部分,使用Eulerian模型;

       當考慮計算域內的interphase drag laws 時,Eulerian模型通常比Mixture模型能給出更精確的結果;

       從計算時間和計算精度上考慮

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