Drift-flux 模型(2)

何為 drift?


在多相流中,由于不同相的密度不同,呈現出不同的流速,尤其在某些情況下十分顯著。例如,雨滴在空氣中下落,碎石沉入水中。


Drift 模型就是用來計算由于兩項流速不同產生的相對流速 ur。


本文不介紹相對流速 ur 的具體計算(需要的可以給我發郵件,見最下方)。本文在 Drft-flux 模型一文的基礎上介紹涉及相對流速計算的幾個重要參數的確定。


Drag coefficient


Drag coefficient 即阻力系數。混入流體的粒子(partial)理論上可近似看作球體。這也是軟件默認給出 Drag coefficient 為 0.5 的原因。


QQ截圖20180109093742.png


因此,流體中混入密度較大的粒子(大于流體密度),阻力系數可以設定為默認值。


而對于密度較小時的粒子,在流體中會出現螺旋式地上浮,這種情況實際上會帶來更多的阻力。


Karamenev 在 Free Rising Spheres Do Not Obey Newton’s Law for Free Settling 一文中給出了密度小于流體的阻力系數取值參考。


QQ截圖20180109093753.png


flow3d 在 Trainning 文件中給出的建議值為 0.95,實際上是簡化了用戶的難度。


而對于沙、礫來說,flow3d 給的建議值在 0.75 到 1.5 之間。


Average particle radius


粒子的平均半徑,對于氣泡來說,一般取 0.5mm 和 1mm 之間。但是不同的取值很可能造成數據的離散。尤其針對沖擊射流的情況下,很難估計氣泡的平均尺寸大小。建議大家在我給出建議的范圍內取值后模擬,查看計算結果與實際結果的誤差。


Richardson-Zaki coefficient multiplier


不同密度的兩項間存在相互作用,一般需要 Richardson-Zaki 系數進行計算,而 flow3d 實際給出的是在原本計算的基礎上進一步的修正。


一般取默認的 1 就可以了。如果要進行改動,需要建立在如下的公式基礎上


QQ截圖20180109093819.png



QQ截圖20180109093836.png


Volume Fraction of Phase #2 at Inversion Point


Volume fraction of phase #2 at inversion point 指的是 Phase #2 在網格單元中的最大體積率。


對于空氣,常假設氣泡是不連續的,取 1 較為合適。


而對于液體,一般很難確定具體在網格單元中的最大體積率,常取 0.5 進行初步計算。

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