多相流在仿真中的應用和展望（下）
翻譯：趙亞 上海安世亞太CFD高級應用工程師
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編者按
上周我們談到多相流的分類及仿真方法，如果大家記憶有些模糊的話，點此鏈接來回憶上篇內容吧！接下來作者會進行案例分析和行業解決方案解析，展示ANSYS在多相流仿真領域的運用。
多相流仿真展望
即使當今多相流仿真功能已經十分強大，但是工程師仍在努力推進多相流仿真的邊界。
他們將融入并模擬更多的物理模型：物化反應、運動物體、高速、尺寸變化、相變和熱交換，并解決更大規模物理系統的問題。例如，一家能源生產商對油水重力分離器進行了模擬，網格總數超過10億個單元。
除了石油和天然氣，化工、電力、汽車、航空航天和海工裝備等工業領域也在更多地應用多相流模擬。
例如，泳裝生產廠商Speedo應用多相流模擬優化護目鏡設計。相比于游泳者體型，液滴尺寸非常小，護目鏡模擬需要高精度網格捕捉液滴作用力。水膜厚度至少需要10個網格單元解析計算，進而導致網格總數急劇增加。
▲ Speedo應用多相流模擬設計高性能泳鏡，由Speedo提供。
多相流仿真案例分享：全自動洗碗機
為了優化全自動洗碗機的能量使用效率和用水量，工程師運用多相流和多物理場模擬多種流型變化：從旋轉臂上的噴嘴噴出的射流、射流飛濺在餐具上形成水膜、液膜或水滴從餐具上滑落以及旋轉臂下的積水過程。
他們使用ANSYS Fluent的拉格朗日方法模擬了水噴射流以及液滴從旋轉噴射臂到餐具的完整運動過程。
■ 拉格朗日液膜模型準確模擬了噴射水流沖擊餐具形成薄膜的過程，并可計算薄膜厚度、覆蓋率以及其受噴射臂設計因子的影響。
■ VOF模型用于模擬重力引起的流動以及液膜和液滴滑落到洗碗機底部積水池的過程。
■ 蒸發和冷凝模型模擬了干燥過程。
全自動洗碗機的多相流模擬只是其完整的多物理場系統仿真的一部分，完整仿真流程還包括：ANSYS SpaceClaim快速創建初始模型和多種替代設計模型；ANSYS Mechanical進行線性和非線性仿真，以流致振動、噪音和疲勞性能為目標，優化結構設計；ANSYS Electronics and Systems提供電機、控制顯示和傳感器相關解決方案。
▲ 全自動洗碗機的瞬態多相流仿真需要多種不同的模擬功能：噴霧、液膜、體積分數、相變等。
ANSYS多相流解決方案
ANSYS提供多相流仿真解決方案
ANSYS持續更新，完善求解器功能，以解決多相流仿真中遇到的挑戰，確保解決方案的高保真度、高魯棒性、易用性、最少求解時間和優化設計功能。
■ ANSYS仿真工具經過反復驗證，能夠確保正確的方程式得以求解，并最小化數值、建模和系統誤差。
■ ANSYS高性能計算（HPC）使其能夠模擬尺寸更大、保真度更高、物理現象更復雜的多相流模型，可在產品開發設計的每個階段提供深入的分析和高效的優化。
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