[問題討論]STARCCM+入門系列之——多相流的基礎知識

多相流體這個術語指同一系統(其中,相之間存在不同交界面)中的多個相的流體和相互作用。術語“相”通常指物質的熱力學狀態:固體、液體或氣體。

在建模術語中,相具有更廣義的定義,并且可定義為系統中的物質量,其本身具有用于區別于該系統中其他相的物理屬性。例如:

 . 不同密度的液體

 . 不同大小的氣泡

 . 不同形狀的顆粒

多相流體與多組分流體不同。在多組分流體中,不同組分在分子級別混合。 這些組分具有相同的對流速度。

在多相流體中,不同的相在宏觀尺度上混合。這些相具有不同的對流速度。 很多流體是多相多組分流體。

多相流體可分為兩類:

 . 離散流體,例如氣泡、液滴和顆粒流體

 . 分層流體,例如自由表面流或管道中的環形液膜流體。

如果相占用斷開的空間區域,則將其視為離散相,否則視為連續相。

STAR-CCM+ 提供以下不同模型來滿足這兩個流體類別的要求:

 . 拉格朗日多相模型:此模型將對離散相的代表性粒子束穿過系統時的運動方程進行求解。它適用于主要由攜帶相對較小體積的離散顆粒、液滴或氣泡的單一連續相組成的系統。它適用于離散相與物理邊界的相互作用至關重要的情況。

 . 液膜模型:此模型使用邊界層近似值以及通過液膜深度的假定速度和溫度分布來預測壁膜的動態特征。液膜傳輸使用橫跨形成液膜的固體壁面表面的薄殼進行預測。

 . 離散元模型 (DEM):此模型是拉格朗日多相模型的延伸,但它將對各個顆粒(而不是代表性粒子束)進行建模,且明確考慮了顆粒間接觸力。

 . 歐拉多相混合模型:此模型是一種簡化的多相模型,可用于對懸浮液多相流體進行建模。在此模型中,通過假設懸浮液是均勻的單相系統來減少計算量。

 . 多相分離流模型:此模型在文獻中通常稱為歐拉多相模型,但此術語在STAR-CCM+ 中具有更廣泛的意義。多相分離流體模型可對每個相的質量、動量和能量的守恒方程進行求解。相間相互作用模型旨在定義一個相在與另一個相之間的交界面面積上對該相施加的影響。

 . 離散多相模型 (DMP):此模型以歐拉方式模擬離散相。離散多相模型將拉格朗日多相(LMP) 模型和分離

 (歐拉)多相(EMP) 模型的多個特性相結合。 在同一個模擬中可以激活DMP 模型和流體體積 (VOF) 模型。

 . 流體體積 (VOF) 模型:此模型用于包含兩個或更多不混溶液相的系統,其中每個相在系統內構成較大的結構(如典型的自由表面流)。此方法可捕捉液相之間的交界面的移動,且經常用于海洋應用。

   從數學角度而言,流體體積模型和分離流模型均在其公式中使用歐拉(而非拉格朗日)架構。因此,為這兩種方法設置模擬需要使用不同的歐拉相。

  • 本文轉自有限猿仿真博客,感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。

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