两相流、多相流.docx

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两相流的概念及类型 两相物质 （至少一相为流体 ）所组成的流动
系统。假设流动系统中物质的相态多于两个，那么称为多相流，两相 或多相流是化工生产中为完成相际传质和反响过程所涉及的最普遍 的粘性流体流动。通常根据构成系统的相态分为气液 大于连续相的流动〕 ；不适用于模拟在连 续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等；
颗粒 -颗粒之间的相互作用、 颗粒体积分数对连续相的影响未 考虑；
湍流中颗粒处理的两种模型： Stochastic Tracking ，应用随机 方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响； Cloud Tracking ，运
用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算 颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道〞 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)
欧拉模型 (Eulerian Model)
VOF 模型 (Volume of Fluid Model)
VOF 模型用来处理没有相互穿插的多相流问题， 在处理两相
流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为a 1,如果a
仁0,表示该控制容积中不含第一相，如果a 1 = 1，那么表示该控
制容积中只含有第一相， 如果o< a<i,表示该控制容积中有两相
交界面；
VOF 方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所
占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。
混合模型 (Mixture Model)
用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；
考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使
用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动；
用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合 的各向同性多相流和各相以一样速度运动的多相流；
缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。
欧拉模型 (Eulerian Model)
欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型；
把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自 不同的速度、温度和密度，这些流体其存在在同一空间并相互渗 透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；
颗粒群与气体有相互作用，并且颗粒与颗粒之间相互作用， 颗粒群紊流输运取决于与气相间的相互作用而不是颗粒间的相互 作用；
各颗粒相在空间中有连续的速度、温度及体积分数分布。
几种多相流模型的选择
VOF 模型适合于分层流动或自由外表流；
Mixture 和 Eulerian 模型适合于流动中有混合或别离，或者离 散相的体积份额超过 10%－ 12％的情况。
Mixture 模型和 Eulerian 模型区别
如果离散相在计算域分布较广，采用 Mixture 模型；如果离 散相只集中在一局部，使用 Eulerian 模型；
当考虑计算域内的 in terphase drag laws时，Eulerian模型通常
比 Mixture 模型能给出更准确的结果；从计算时间和计算精度上
选用 FLUENT 多相流模型的几个要点
多相流的计算，首先是要对要研究的问题要有一个比较详细 的了解。你对模拟过程了解多少，可能的结果是什么。可以想象 一下你模拟的过程，你想要得到的结果侧重点在哪里，等等。然 后根据问题选择不同的多相流模型。由于不同的模型适合不同的 模型，因此首先要对 FLUENT 各个多相模型有一明确的概念。 你如何简化问题。另外，网格的划分很重要。尽量采用简单的网 格。网格的疏密程度，那些地方要细，那些地方可以疏些，等等。 好的前处理对获得快速收敛的解非常非常重要！ 关于 FLUENT 不同多相流模型的选择和比较：
1) 对 DPM 模型，采用的是 Lagraian-Eulerian 方法。粒子的运动是 按 Lagrarian 方法，连续流体的计算是按 Eulerian 方法。 DPM 可 以跟踪单独粒子的运动轨迹。但该方法不考虑粒子对连续流体运
动的影响，所以只适用于粒子体积占总体积不大于 10%的情况。
2) VOF 模型。该模型能够比较好的反映多相流之间的界面情况。 比 方大的气泡以比较慢的速度在液体中流动，气液界面等。由于
VOF 模型采用的方程中的各项物性参数，如密度，粘度等，是各 相物性的体积平均值，所以要求各相的速度之间差异不能太大， 否那么会对计算结果的精度影响很大。 一般情况 VOF 采用非稳态 模拟比较好。主相的体积值不是从体积守恒方程得到的，而是 1 减去其他离散相的值。
3) Mixture 模型 。此模型考虑了离散相和连续相的速度差，及相互 之间的作用。但相与相之间是不相容的。动量