自然和工程中多數(shù)流動現(xiàn)象都是多相的混合流動。物理上物質(zhì)的相分為氣相、液相和固相。但在多相流系統(tǒng)中相的概念意義更廣泛。在多相流中，相被定義為一種對浸沒其中的流體及勢場有特定的慣性響應(yīng)及相互作用的可分辨的物質(zhì)。例如，同一種物質(zhì)的不同尺寸顆粒都可以被看作不同的相，因為相同尺寸的顆粒集合對流場具有相似的動力學(xué)響應(yīng)。

多相流具有多種存在方式，以兩相體系為例，可分為：氣液多相體系；氣固多相體系；液固多相體系；不相溶的液液體系。

FLUENT中的多相流模型    

ANSYS FLUENT 提供了豐富的多相流模型，被廣泛應(yīng)用于能源化工、環(huán)境工程、冶金礦山、汽車、航空航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個行業(yè)：

?   Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)

?   Volume of Fluid model (VOF)

?   Eulerian Model

?   Mixture Model

  

DPM模型：追蹤離散顆粒的運動軌跡，如噴霧干燥爐、煤粉爐、液體燃料噴霧燃燒等，顆粒噴入后，可以和連續(xù)相間進行熱量、質(zhì)量和動量的傳遞；

FLUENT中引入的DDPM模型和EDM模型，更有效的考慮了顆粒間的相互碰撞和彈性力等因素，能很好的模擬密相顆粒流。

VOF模型：直接追蹤相界面，用于模擬自由表面流/分層流的流動，如：容器內(nèi)液面震蕩、波浪的沖擊、堰流、噴注破碎等；

FLUENT中引入的造波模型，可定義淺水波到較深的水波，包括一階波到五階波等非線性波，用戶可輸入不同的波形；

歐拉模型：對每一相求解動量方程和連續(xù)性方程，并通過相間作用力來實現(xiàn)相間耦合，能夠求解相間的曳力、升力、虛擬質(zhì)量力、湍流耗散力、相間傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等，能夠有效的模擬多相分離與相間混合，如：流化床反應(yīng)器、氣泡床反應(yīng)器、污水處理等；

FLUENT中引入的PBM模型可以模擬顆粒相間的聚并、破碎、生長、成核等現(xiàn)象，同時可以模擬顆粒相的粒徑分布；

Mixture模型：歐拉模型的簡化，屬于FLUENT多相流模型中較為簡單的模型，多數(shù)情況下可以作為歐拉模型的替代。如：氣泡流、攪拌器等。

相間傳質(zhì)：FLUENT提供了多種相間傳質(zhì)模型，包括沸騰、蒸發(fā)、冷凝、空化、相間反應(yīng)等，能夠有效的模擬不同相之間存在相變和化學(xué)反應(yīng)的情況。如：空化過程的預(yù)測、閃蒸設(shè)備、相間的均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)等。

應(yīng)用分析    

 DDPM+DEM模型 計算流化床反應(yīng)器內(nèi)的顆粒流動

 
ANSYSFLUENT模擬閃蒸噴嘴內(nèi)的閃蒸過程

無擋板油箱

 有擋板油箱

模擬不同加速度條件下汽車油箱的晃動情況

 

  

噴油嘴空化現(xiàn)象

下載地址：ANSYS Fluent Customization Manual