Fluent 提供了 4 種多相流模型:VOF (Volume of Fluid)模型、Mixture (混合)模型、Eulerian (歐拉)模型和Wet Steam (濕蒸汽)模型。一般常用的是前3種模型, Wet Steam模型只有在求解類型是Density-Based 時才能被激活。
VOF 模型、混合模型和歐拉模型這 3 種模型都屬于用歐拉觀點處理多相流的計算方法。其中,VOF模型適合于求解分層流和需要追蹤自由表面的問題,比如水面的波動、容器內液體的填充等;而混合模型和歐拉模型適合計算體積濃度大于10%的流動問題。
1、VOF 模型
所謂VOF模型,是一種在固定的歐拉網格下的表面跟蹤方法。當需要得到一種或多種互不相融流體間的交界面時,可以采用這種模型。在VOF模型中,不同的流體組分共用著一套動量方程,計算時在全流場的每個計算單元內都記錄下各流體組分所占有的體積率。
VOF模型的應用例子包括分層流、自由面流動、灌注、晃動、液體中大氣泡的流動,水壩決堤時的水流,對噴射衰竭(jet breakup)表面張力的預測,以及求得任意液體氣分界面的穩態或瞬時分界面。VOF設置對話框如圖所示。
2、混合模型
混合模型可用于兩相流或多相流(流體或顆粒)問題。因為在歐拉模型中,各相被處理為互相貫通的連續體,混合模型求解的是混合物的動量方程,并通過相對速度描述離散相。
混合模型的應用包括低負載的粒子負載流、氣泡流、沉降以及旋風分離器。混合模型也可用于沒有離散相相對速度的均勻多相流。混合模型設置對話框如圖所示。
3、歐拉模型
歐拉模型是Fluent中最復雜的多相流模型。它包含有n個動量方程和連續方程,用于求解每一相。壓力項和各界面交換系數是耦合在一起的。耦合的方式依賴于所含相的情況,顆粒流(流一固)的處理與非顆粒流(流一流)是不同的。對于顆粒流,可應用分子運動理論求得流動特性。
不同相之間的動量交換也依賴于混合物的類別。通過 Fluent 的客戶自定義函數(user-definedfunctions)可以自己定義動量交換的計算方式。歐拉模型的應用包括氣泡柱、上浮、顆粒懸浮以及流化床。歐拉模型設置對話框如圖所示。
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