1、問題描述

本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中設置歐拉多相湍流，本模擬對鼓泡流塔建模，其中涉及通過豎直塔泵入的氣相和水相。幾何如下圖所示建模模型如下：

2、STAR-CCM+設置

不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的氣泡，因此需要使用歐拉多相流。

（1）選擇物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。使用歐拉多相流。物理模型的選擇如下：

（2）創建相并選擇相模型；在離散二相流體中，相間力的強度以及熱和質量傳遞的量是氣泡尺寸的函數。由于氣泡的聚結和破碎，氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中，使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。

?對于破碎，S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢復力（由于表面張力）之間的平衡。

?對于聚結，S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。

右鍵單擊Models > Eulerian Multiphase > EulerianPhases選項，選擇新建一個相，重命名為water，并為water相選擇相應的物理模型，同樣的方法創建air相，并選擇相應的物理模型，在air相選擇S-Gamma模型，air和water的物理模型如下：

（3）定義相間的相互作用；使用多相交互作用模型可定義水相和氣相之間的相互作用。右鍵單擊Models >Multiphase Interaction > Phase Interactions，選擇新建一個相間相互作用，并將其命名為Water-Air，為Water-Air選擇物理模型：

定義相間相互作用屬性，把水相定義為連續相，把空氣定義為離散相，把曳力系數方法設置為Tomiyama，相互作用長度尺度設置為0.003m，升力系數的值設置為-0.05。

（4）定義初始條件和基準值；點擊Continua > Physics 1 > Models >Eulerian Multiphase > Eulerian Phases，設置以下屬性：

（5）設置邊界條件；點擊Regions > Default_Fluid > Boundaries >Inlet > Phase Conditions節點，把Water > Physics Conditions> Turbulence Specification方法設置為Intensity + LengthScale；，點擊Regions >Default_Fluid > Boundaries > Inlet > Phase Conditions，設置以下屬性：

（6）設置停止參數；在求解器節點，把屬性設置如下：

（7）由于本案例是穩態模擬，最大迭代次數設置為1000。

（8）運行模擬；計算結果如下：

相互作用面積密度計算與實驗結果對比

Sauter 平均直徑計算與實驗結果對比

文章來源：有限猿仿真