一、前言

   某公司管路的流量分配系統，出現分配不均情況。經分析，當兩相流體以一定的氣液比穩定運行時，突然增加一股液體(提高氣液比)時，管路分配發生變化并影響之后的分配。原方案出現分配不均情況，因此需要通過仿真的手段改善分配。涉及到委托公司機密，下面只以原方案進行分析。并分別對兩相流中VOF模型和歐拉模型進行區別。先看下效果圖

二、模型和網格

  模型見下左圖，部分網格見下右圖。

 

三、輸入條件

  入口速度為1.29m/s；出口為pressure-outlet，氣是第一相，液氣體積比為0.072

四、求解

4.1 歐拉模型

  首先采用歐拉模型進行求解。

  先計算19000步(晚上計算的)，再將修改液氣比為0.18(表示突然涌進一團液體)，再計算了3000步。

 發現：氣態能夠較快收斂，液態需要計算一段時間后質量才能守恒(這個案例是600步左右)。見下面的殘差圖和收斂圖。

以及report中的進出口誤差計算。

最后這張是說明歐拉方程在運行一段時間后質量收斂的示意圖。質量偏差是e-6級別。

4.2 VOF模型

  接下來是VOF模型。一開始是瞬態計算，按照前面輸入條件計算了3000步，再修改液氣比計算，繼續瞬態計算了3300步，發現出口流量未變化。于是改為問題，之后質量才守恒。

五、小結

  因此在采用歐拉或者VOF仿真的時候，需要認真了解他們的原理和使用范圍，并且時刻了解各方程的收斂情況。

如，關于VOF的適用范圍：

  某網站對VOF的討論http://muchong.com/html/201511/9632177.html

  VOF模型通過求解單獨的動量方 程和處理穿過區域的每一流體的體積分數來模擬兩種或三種不能混合的流體。典型的應用包括預測射流破碎、流體中大泡的運動、決堤后水流動和氣液界面的穩態和 瞬態處理。FLUENT中VOF存在以下限制：

  1）必須使用離散求解 器，VOF模型不能用于耦合求解器

  2）所有的控制體積必須充滿 單一流體相或相的聯合，VOF模型不允許在那些空的區域沒有任何流體的存在。

  3）只有一相是可壓縮的

  4）周期流動（比質量流率或 比壓降）問題不能和VOF模型同時計算

  5）組分混合和反應流動問題 不能和VOF模型同時計算

  6）大渦模擬湍流模型不能用 于VOF模型

  7）二階隱式的time- stepping不能用于VOF模型

  8）VOF模型不能用于無粘 流

  9）壁面殼傳到模型不能和 VOF模型同時計算