一、前言

   某公司管路的流量分配系統(tǒng)，出現(xiàn)分配不均情況。經(jīng)分析，當(dāng)兩相流體以一定的氣液比穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突然增加一股液體(提高氣液比)時(shí)，管路分配發(fā)生變化并影響之后的分配。原方案出現(xiàn)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(jī)密，下面只以原方案進(jìn)行分析。并分別對(duì)兩相流中VOF模型和歐拉模型進(jìn)行區(qū)別。先看下效果圖

二、模型和網(wǎng)格

  模型見下左圖，部分網(wǎng)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(jìn)行求解。

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

 發(fā)現(xiàn)：氣態(tài)能夠較快收斂，液態(tài)需要計(jì)算一段時(shí)間后質(zhì)量才能守恒(這個(gè)案例是600步左右)。見下面的殘差圖和收斂圖。

以及report中的進(jìn)出口誤差計(jì)算。

最后這張是說明歐拉方程在運(yùn)行一段時(shí)間后質(zhì)量收斂的示意圖。質(zhì)量偏差是e-6級(jí)別。

4.2 VOF模型

  接下來是VOF模型。一開始是瞬態(tài)計(jì)算，按照前面輸入條件計(jì)算了3000步，再修改液氣比計(jì)算，繼續(xù)瞬態(tài)計(jì)算了3300步，發(fā)現(xiàn)出口流量未變化。于是改為問題，之后質(zhì)量才守恒。

五、小結(jié)

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

如，關(guān)于VOF的適用范圍：

  某網(wǎng)站對(duì)VOF的討論http://muchong.com/html/201511/9632177.html

  VOF模型通過求解單獨(dú)的動(dòng)量方 程和處理穿過區(qū)域的每一流體的體積分?jǐn)?shù)來模擬兩種或三種不能混合的流體。典型的應(yīng)用包括預(yù)測(cè)射流破碎、流體中大泡的運(yùn)動(dòng)、決堤后水流動(dòng)和氣液界面的穩(wěn)態(tài)和 瞬態(tài)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(lián)合，VOF模型不允許在那些空的區(qū)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(dòng)（比質(zhì)量流率或 比壓降）問題不能和VOF模型同時(shí)計(jì)算

  5）組分混合和反應(yīng)流動(dòng)問題 不能和VOF模型同時(shí)計(jì)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(shí)計(jì)算