Fluent中的多相流模型

2016-11-14 by:CAE仿真在線來源:互聯網

自然和工程中多數流動現象都是多相的混合流動。物理上物質的相分為氣相、液相和固相。但在多相流系統中相的概念意義更廣泛。在多相流中,相被定義為一種對浸沒其中的流體及勢場有特定的慣性響應及相互作用的可分辨的物質。例如,同一種物質的不同尺寸顆粒都可以被看作不同的相,因為相同尺寸的顆粒集合對流場具有相似的動力學響應。

多相流具有多種存在方式,以兩相體系為例,可分為:氣液多相體系;氣固多相體系;液固多相體系;不相溶的液液體系。

FLUENT中的多相流模型

ANSYS FLUENT 提供了豐富的多相流模型,被廣泛應用于能源化工、環境工程、冶金礦山、汽車、航空航天、農業、醫療等各個行業:

? Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)

? Volume of Fluid model (VOF)

? Eulerian Model

? Mixture Model

DPM模型:追蹤離散顆粒的運動軌跡,如噴霧干燥爐、煤粉爐、液體燃料噴霧燃燒等,顆粒噴入后,可以和連續相間進行熱量、質量和動量的傳遞;

FLUENT中引入的DDPM模型和EDM模型,更有效的考慮了顆粒間的相互碰撞和彈性力等因素,能很好的模擬密相顆粒流。

VOF模型:直接追蹤相界面,用于模擬自由表面流/分層流的流動,如:容器內液面震蕩、波浪的沖擊、堰流、噴注破碎等;

FLUENT中引入的造波模型,可定義淺水波到較深的水波,包括一階波到五階波等非線性波,用戶可輸入不同的波形;

歐拉模型:對每一相求解動量方程和連續性方程,并通過相間作用力來實現相間耦合,能夠求解相間的曳力、升力、虛擬質量力、湍流耗散力、相間傳熱、傳質和化學反應等,能夠有效的模擬多相分離與相間混合,如:流化床反應器、氣泡床反應器、污水處理等;FLUENT中引入的PBM模型可以模擬顆粒相間的聚并、破碎、生長、成核等現象,同時可以模擬顆粒相的粒徑分布;

Mixture模型:歐拉模型的簡化,屬于FLUENT多相流模型中較為簡單的模型,多數情況下可以作為歐拉模型的替代。如:氣泡流、攪拌器等。

相間傳質:FLUENT提供了多種相間傳質模型,包括沸騰、蒸發、冷凝、空化、相間反應等,能夠有效的模擬不同相之間存在相變和化學反應的情況。如:空化過程的預測、閃蒸設備、相間的均相反應和非均相反應等。

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