兩相流及幾種模型介紹~
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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(dòng)稱為兩相流；其中含有多種尺寸組顆粒群為一個(gè)“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(duì)兩相流的研究有兩種不同的觀點(diǎn)：一是把流體作為連續(xù)介質(zhì)，而把顆粒群作為離散體系；而另一是除了把流體作為連續(xù)介質(zhì)外，還把顆粒群當(dāng)作擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體。
引入兩種坐標(biāo)系：即拉格朗日坐標(biāo)和歐拉坐標(biāo)，以變形前的初始坐標(biāo)為自變量稱為拉格朗日Langrangian 坐標(biāo)或物質(zhì)坐標(biāo)；以變形后瞬時(shí)坐標(biāo)為自變量稱為歐拉Eulerian 坐標(biāo)或空間坐標(biāo)。
離散相模型
FLUENT在求解連續(xù)相的輸運(yùn)方程的同時(shí)，在拉格朗日坐標(biāo)下模擬流場(chǎng)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、噴霧干燥、液體燃料的燃燒等；
? 應(yīng)用范圍：FLUENT中的離散相模型假定第二相體積分?jǐn)?shù)一般說來要小于10-12%（但顆粒質(zhì)量承載率可以大于10-12%，即可模擬離散相質(zhì)量流率等/大于連續(xù)相的流動(dòng)）；不適用于模擬在連續(xù)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?jǐn)?shù)對(duì)連續(xù)相的影響未考慮；
? 湍流中顆粒處理的兩種模型：Stochastic Tracking，應(yīng)用隨機(jī)方法來考慮瞬時(shí)湍流速度對(duì)顆粒軌道的影響；Cloud Tracking，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法來跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴(kuò)散。通過計(jì)算顆粒的系統(tǒng)平均運(yùn)動(dòng)方程得到顆粒的某個(gè)“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)
? 歐拉模型(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(shè)計(jì)算的每個(gè)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界面；
? VOF方法是用體積率函數(shù)表示流體自由面的位置和流體所占的體積，其方法占內(nèi)存小，是一種簡單而有效的方法。
混合模型(Mixture Model)
? 用混合特性參數(shù)描述的兩相流場(chǎng)的場(chǎng)方程組稱為混合模型；
? 考慮了界面?zhèn)鬟f特性以及兩相間的擴(kuò)散作用和脈動(dòng)作用；使用了滑移速度的概念，允許相以不同的速度運(yùn)動(dòng)；
? 用于模擬各相有不同速度的多相流；也用于模擬有強(qiáng)烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度運(yùn)動(dòng)的多相流；
? 缺點(diǎn)：界面特性包括不全，擴(kuò)散和脈動(dòng)特性難于處理。
歐拉模型(Eulerian Model)
? 歐拉模型指的是歐拉—?dú)W拉模型；
? 把顆粒和氣體看成兩種流體，空間各點(diǎn)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并相互滲透，但各有不同的體積分?jǐn)?shù)，相互間有滑移；
? 顆粒群與氣體有相互作用，并且顆粒與顆粒之間相互作用，顆粒群紊流輸運(yùn)取決于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(xù)的速度、溫度及體積分?jǐn)?shù)分布。
幾種多相流模型的選擇
? VOF模型適合于分層流動(dòng)或自由表面流
? Mixture和Eulerian模型適合于流動(dòng)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(qū)別
? 如果離散相在計(jì)算域分布較廣，采用 Mixture模型；如果離散相只集中在一部分，使用Eulerian模型
? 當(dāng)考慮計(jì)算域內(nèi)的interphase drag laws 時(shí)，Eulerian模型通常比Mixture模型能給出更精確的結(jié)果
? 從計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度上考慮
兩相流的研究：對(duì)兩相流的研究有兩種不同的觀點(diǎn)：一是把流體作為連續(xù)介質(zhì)，而把顆粒群作為離散體系；而另一是除了把流體作為連續(xù)介質(zhì)外，還把顆粒群當(dāng)作擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體。
引入兩種坐標(biāo)系：即拉格朗日坐標(biāo)和歐拉坐標(biāo)，以變形前的初始坐標(biāo)為自變量稱為拉格朗日Langrangian 坐標(biāo)或物質(zhì)坐標(biāo)；以變形后瞬時(shí)坐標(biāo)為自變量稱為歐拉Eulerian 坐標(biāo)或空間坐標(biāo)。
離散相模型
FLUENT在求解連續(xù)相的輸運(yùn)方程的同時(shí)，在拉格朗日坐標(biāo)下模擬流場(chǎng)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、噴霧干燥、液體燃料的燃燒等；
? 應(yīng)用范圍：FLUENT中的離散相模型假定第二相體積分?jǐn)?shù)一般說來要小于10-12%（但顆粒質(zhì)量承載率可以大于10-12%，即可模擬離散相質(zhì)量流率等/大于連續(xù)相的流動(dòng)）；不適用于模擬在連續(xù)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?jǐn)?shù)對(duì)連續(xù)相的影響未考慮；
? 湍流中顆粒處理的兩種模型：Stochastic Tracking，應(yīng)用隨機(jī)方法來考慮瞬時(shí)湍流速度對(duì)顆粒軌道的影響；Cloud Tracking，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法來跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴(kuò)散。通過計(jì)算顆粒的系統(tǒng)平均運(yùn)動(dòng)方程得到顆粒的某個(gè)“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)
? 歐拉模型(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(shè)計(jì)算的每個(gè)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界面；
? VOF方法是用體積率函數(shù)表示流體自由面的位置和流體所占的體積，其方法占內(nèi)存小，是一種簡單而有效的方法。
混合模型(Mixture Model)
? 用混合特性參數(shù)描述的兩相流場(chǎng)的場(chǎng)方程組稱為混合模型；
? 考慮了界面?zhèn)鬟f特性以及兩相間的擴(kuò)散作用和脈動(dòng)作用；使用了滑移速度的概念，允許相以不同的速度運(yùn)動(dòng)；
? 用于模擬各相有不同速度的多相流；也用于模擬有強(qiáng)烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度運(yùn)動(dòng)的多相流；
? 缺點(diǎn)：界面特性包括不全，擴(kuò)散和脈動(dòng)特性難于處理。
歐拉模型(Eulerian Model)
? 歐拉模型指的是歐拉—?dú)W拉模型；
? 把顆粒和氣體看成兩種流體，空間各點(diǎn)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并相互滲透，但各有不同的體積分?jǐn)?shù)，相互間有滑移；
? 顆粒群與氣體有相互作用，并且顆粒與顆粒之間相互作用，顆粒群紊流輸運(yùn)取決于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(xù)的速度、溫度及體積分?jǐn)?shù)分布。
幾種多相流模型的選擇
? VOF模型適合于分層流動(dòng)或自由表面流
? Mixture和Eulerian模型適合于流動(dòng)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(qū)別
? 如果離散相在計(jì)算域分布較廣，采用 Mixture模型；如果離散相只集中在一部分，使用Eulerian模型
? 當(dāng)考慮計(jì)算域內(nèi)的interphase drag laws 時(shí)，Eulerian模型通常比Mixture模型能給出更精確的結(jié)果
? 從計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度上考慮
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