氣泡，多相流。的案例
多相流——VOF模型計算氣泡上升過程
應用VOF模型對氣泡在自由液面的上升過程做了簡單的數值分析，此分析過程為2維，實際計算中可以計算3維運動，氣泡在自由液面中的運動大多數為螺旋上升狀態，模擬時需要注意氣液兩相表面張力的設置，可以通過查資料獲得，時間步長的設置很重要，若設置不合適氣泡的形狀會在上升過程中失真。有朋友遇到此類數值分析的可以聯系我。
[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔
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。
展開 CAE模擬分析-量化氣泡質量，氣泡跟蹤環游記
V7.4 后處理求解與新氣體模型的簡介，分析量化氣泡質量
氣體跟蹤環游記
在使用模擬軟件的過程中，對于“氣孔”的分析，一直都是難點。
首先，氣泡的完整物理過程包括了：產生、成長、合并、分裂和消亡
工程師需要在金屬液流動過程中，一幀一幀地仔細尋找包卷的區域。但這樣還不行，因為隨著金屬液的填充，包卷區域會變得越來越小，等到小于一個網格大小的時候，包卷區域就會消失，氣泡不見了！其實氣泡還會跟著金屬液的流動，繼續運動的。
然后，比較常用的判據是Max. pressure，最大壓強，用這個指標，來過濾出氣體風險的區域。算是定性分析了。
在 Cast-Designer v7.4 中，開發出了后處理求解器，其核心價值就是在眾多的模擬結果中，重新把需要的數據分析一遍，替代了工程師一幀一幀去尋找的工作。也彌補了求解器無法計算出小于一個網格的氣孔的缺陷。
后處理求解器可以從氣體被金屬液包卷的那一瞬間開始跟蹤，就算是一個氣泡被沖散為兩個或者三個，又或者是由于金屬液的流動，兩個氣泡合并在一起了，都能被記錄并跟蹤到。而且能定量到氣體質量，單位為毫克。
另外，還可以考慮到初始氣體的溫度，膨脹和壓力的影響；還有真空環境下，氣體質量的減少；排氣道的位置和排氣效應。
下一期，我們再講一下，更多的應用，如何分辨表面氣孔，內部氣孔，連通性氣孔。
C家精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造工藝設計與分析的經驗。雖然是點點滴滴，愿能匯流成河，如果鑄友們喜歡，
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展開 【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（2）
混合模型也可以用于沒有相對速度的分散相來模擬均勻多相流。
Eulerian模型
歐拉模型是ANSYS Fluent中最復雜的多相流模型。它要為每一項求解一系列的動量和連續性方程。通過壓力和相間交換系數實現了耦合。處理這種耦合的方式取決于所涉及相的類型:顆粒狀(流體-固體)流動與非顆粒狀(流體-流體)流動的處理方法不同。對于粒狀流動，應用動力學理論得到顆粒流的性質。兩相之間的動量交換也取決于所模擬的混合物的類型ANSYS Fluent的用戶定義函數可用來定義計算動量交換。歐拉多相流模型可應用于：
氣泡塔、提升器、顆粒懸浮和流化床。
02—
多相流模型的對比
一般情況下，一旦確定了最能代表你的多相系統的流型，就可以根據以下指導原則選擇合適的模型:
對于相混合或分散相體積分數超過10%的含氣泡、液滴和顆粒流，使用混合物模型或歐拉模型。
對于段塞流，使用VOF模型。
對于分層/自由表面流，使用VOF模型。
對于氣動輸送，對于均勻流使用混合物模型，對于顆粒流使用歐拉模型。
展開 
【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（3）
作為一般準則，有一些參數可以幫助為這些其他流動確定適當的多相流模型: 顆粒載荷β和斯托克斯數st(注意，在本討論中“顆粒”一詞是指顆粒、液滴或氣泡)。
1 顆粒載荷的影響
顆粒載荷對相的相互作用有很大的影響。定義顆粒載荷為分散相(d)與載體相(c)的質量密度比:
材料密度比為：
氣-固流動大于1000，液-固流動約為1，氣-液流動小于0.001。 通過這些參數，可以估算出顆粒相各顆粒之間的平均距離，Crowe等人已經給出了這個距離的估計。
其中，， 有關這些參數的信息對于確定應如何處理分散相是重要的。例如，對于顆粒載荷為1的氣固流動，顆粒間距離 約為8;因此，顆粒可以被視為孤立的(即非常低的顆粒載荷)。
根據顆粒載荷的不同，相間相互作用程度可分為以下三類:
對于非常低的載荷，兩相之間的耦合是單向的(即流體通過阻力和湍流影響顆粒，而顆粒對流體沒有影響)。離散相模型、混合模型和歐拉模型都能正確地處理這類問題。由于歐拉模型是計算量最大的，建議采用離散相或混合模型。
對于中等載荷，耦合是雙向的(即流體通過阻力和湍流影響顆粒相，而顆粒反過來通過平均動量和湍流的降低影響流體)。離散相、混合和歐拉模型都適用于這種情況，但需要考慮其他因素，以決定哪種模型更合適。下面是使用Stokes數作為指南的信息。
對于高載荷，有雙向耦合加上顆粒壓力和顆粒引起的粘性應力(四向耦合)。只有歐拉模型才能正確地處理這類問題。
2 斯托克斯數的意義
具有中間顆粒載荷的系統，估計Stokes數的值可以幫助選擇最合適的模型。可以將Stokes數定義為粒子響應時間與系統響應時間的關系:
其中， ， 是基于所研究系統的特征長度 和特征速度 ， 。
展開 水中上升的氣泡，使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個 3 毫米氣泡在水中上升的過程。包含 Fluent 案例文件 ￥10
使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個 3 毫米氣泡在水中上升的過程。包含 Fluent 案例文件。
案例 | 重力鑄造澆注系統的氣泡追蹤
澆口設計 B, 氣泡尺寸 0.3mm, 完全耦合。
澆口設計 B, 氣泡尺寸 0.3mm, 部分耦合。
澆口設計 B, 氣泡尺寸 0.5mm, 完全耦合。
澆口設計 B, 氣泡尺寸 0.8mm, 完全耦合。
結論
1. 原本預測氣泡是在鑄造凝固過程中產生的缺陷。
2. 根據數值模擬，確認了氣泡真正發生的原因。
3. 可針對澆注系統進行優化設計，以減少氣泡產生的問題。
高壓油內氣泡清除仿真 ￥1000
氣泡進入液壓系統中，導致油液氧化、變質，更主要的是空氣可壓縮性遠遠大于油液，因此混入空氣的液壓油彈性模量大大縮小，液壓缸運動不再連續均勻，閥、缸、馬達容易產生空穴損壞，會導致系統壓力不穩定，管路及設備振動,也就是氣濁現象。</p><p>本案例基于COMSOL軟件的電動力學和兩相流相關理論，仿真了高壓油內氣泡的清除過程，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/e39e4b535bbc4c24bf369f76233d49e1.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開 氣泡的成長及萎縮 ￥2000
當加熱面開始加熱時，溫度超過沸騰溫度，氣泡長大；當加熱面停止加熱，溫度小于沸騰溫度，氣泡開始萎縮；
視頻：
整個過程 http://v.youku.com/v_show/id_XMTU1NzcwMDQyMA==.html
氣泡長大 http://v.youku.com/v_show/id_XMTU1NzcyMzIwOA==.html
氣泡萎縮 http://v.youku.com/v_show/id_XMTU1NzcyMzIwOA==.html
本例子出售，價格2000元，有意者QQ 103614652
本人承接學生課題，碩士課題 5000元起步 ，博士課題 10000元起步，視難度增加費用。 如果你覺得價格高，請勿擾，非常感謝!
展開 Fluent實現大量氣泡的隨機分布案例
氣泡在生存發展過程中往往會導致噪聲和引起管道振動，自來水管路中如有空氣時往往會產生嘯叫聲和管道劇烈振動。掌握流動過程中氣泡的生成、發展及其破裂等動力規律是控制氣液兩相流氣動噪聲的基礎。
為了實現在一段管道中大量初始氣泡的隨機分布（如圖1所示），通過Fluent的journal文件結合matlab程序實現。
圖1 管道示意圖
2、實現思路及過程
Fluent的journal文件可以實現對Fluent的自動操作，一行journal文件代碼對應Fluent中一個操作步驟。通常情況下，在初始化過程中，在region中指定氣泡坐標和大小（半徑），可以通過一次Patch完成一個初始氣泡，但如果要實現上百個氣泡的隨機分布則工作量太大（如圖2-3）。
圖2 Region操作
圖3 Patch操作
為了實現大量隨機分布，通過matlab的rand或者randn函數隨機生成指定范圍內氣泡的位置（X，Y，Z）和半徑r，rand函數實現比較均勻的隨機分布，randn則實現符合正態分布規律的隨機分布（如圖4）。
圖4 Matlab程序實現300個氣泡位置和大小的隨機
之后通過for循環，將每一個氣泡的坐標和大小導入到一次region和patch操縱對應的journal文件代碼中。
展開 圖像處理獲得氣泡直徑
圖5 圖像過濾后的氣泡二值圖
6 氣泡填洞處理
目前的氣泡二值圖中，氣泡中心存在空洞，需將其進行填補。
氣泡填補前需確定氣泡的具體輪廓。為什么要增加這個步驟呢？因為有時拍攝出的照片，由于光線的原因，氣泡外輪廓是破損的，破損氣泡很難修復。
圖6 確定氣泡輪廓
從邊緣輪廓可以看出氣泡是完全封閉，如若出現破損氣泡，則必須進行破損氣泡刪除，或者選用合適的閾值對原灰度圖進行處理。接下來對氣泡進行填洞處理，結果如圖7所示。
圖7 填洞后的氣泡圖像
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計算氣泡當量直徑
計算氣泡當量直徑前，需對氣泡圖像進行標定。
展開 
PC制品出現銀紋、氣泡、真空泡的原因及解決辦法
PC制品出現銀紋、氣泡、真空泡，是PC料常見的制品缺陷之一，引起這些缺陷的原因較多且復雜，故較難判斷和排除。
銀紋(或氣紋)是指塑料在充模過程中受到氣體干擾而出現在制品表面熔料方向上的缺陷。氣體的成分主要包括水汽、空氣、分解氣及溶劑氣，其中以水汽、分解氣和空氣為多見。
當這些氣體超過一定的限度時，在注射成型后模腔失壓，接近制品表面的氣體就會冒出來，沿料流方向刻蝕成一連串在光照下閃閃爍爍的大大小小的泡點，稱之為銀紋或氣紋。實際上，在注塑過程中氣體的存在是不可避免的，而且有相當一部分還殘留在塑料內部。
當模內壓力足夠大，而氣體含量又不超過一定的限度時，氣體以分散的狀態溶解到塑料里面去;但當模內壓力不夠大，而氣體含量又超過一定的限度時，這些氣體便從熔融塑料中紛紛釋放出來，到達制品表面而形成銀紋，困閉在厚的壁體內而成為氣泡。
無論是制品表面的銀紋，還是制品壁內的氣泡，都可能是由4種氣體中某一種氣體為主的作用結果或幾種氣體共同作用的結果，它與原料、模具、塑化系統、工藝參數的調節、甚至天氣的變化(尤其是濕度的變化)等因素有很大的關系。所以這個問題比較復雜。
但不管怎樣，問題的重點及解決對策應該集中在氣體上，也就是說應如何控制氣體的含量。
PC原料
(1)水汽一般說來，如果氣泡不規則地分散在制品表面，大都是由水汽所引起的。
PC 的熱熔料對水分非常敏感，要求含水量在0.02%以下。所以要控制水分的含量，就要對料進行充分的干燥。一般PC料的干燥溫度在120℃左右，干燥時間4h左右，時間不能太長，如超過l0h，物料易變質，特別是加入了阻燃劑的料更不宜干燥時間過長;而干燥方式則以除濕干燥機的效果為最好，對料也沒有影響。
展開 為什么注塑件會產生氣泡及真空泡？
1）成型條件控制不當
許多工藝參數對產生氣泡及真空泡都有直接的影響。如果注射壓力太低，注射速度太快，注射時間和周期太短，加料量過多或過少，保壓不足，冷卻不均勻或冷卻不足，以及料溫及模溫控制不當，都會引起塑件內產生氣泡。
特別是高速注射時，模具內的氣體來不及排出，導致熔料內殘留氣體太多，對此，應適當降低注射速度。不過，如果速度降得太多，注射壓力太低，則難以將熔料內的氣體排盡，很容易產生氣泡以及凹陷和欠注，因此，調整注射速度和壓力時應特別慎重。
此外，可通過調節注射和保壓時間，改善冷卻條件，控制加料量等方法避免產生氣泡及真空泡。如果塑件的冷卻條件較差，可將塑件脫模后立即放入熱水中緩冷，使其內外冷卻速度趨于一致。
在控制模具溫度和熔料溫度時，應注意溫度不能太高，否則會引起熔料降聚分解，產生大量氣體或過量收縮，形成氣泡或縮孔；若溫度太低，又會造成充料壓實不足，塑件內部容易產生空隙，形成氣泡。
一般情況下，應將熔料溫度控制得略為低一些，模具溫度控制得略為高一些。在這樣的工藝條件下，既不容易產生大量的氣體，又不容易產生縮孔。在控制料筒溫度時，供料段的溫度不能太高，否則會產生回流返料引起氣泡。
2）模具缺陷
如果模具的澆口位置不正確或澆口截面太小，主流道和分流道長而狹窄，流道內有貯氣死角或模具排氣不良，都會引起氣泡或真空。
因此，應首先確定模具缺陷是否產生氣泡及真空泡的主要原因。然后，針對具體情況，調整模具的結構參數，特別是澆口位置應設置在塑件的厚壁處。
選擇澆口形式時，由于直接澆口產生真空孔的現象比較突出，應盡量避免選用，這是由于保壓結束后，型腔中的壓力比澆口前方的壓力高，若此時直接澆口處的熔料尚未凍結，就會發生熔料倒流現象，使塑件內部形成孔洞。
展開 [案例分析]Fluent模擬氣泡的破碎與凝聚
本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動過程中的破碎及凝聚現象。
1、模型描述
計算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對稱特征，因此采用軸對稱模型。注意：FLUENT的2D軸對稱模型要求對稱軸為x軸。計算域模型如圖2所示。Axis沿著x軸方向，后邊的重力加速度即沿著x軸負方向。劃分網格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計算域模型
2、導入網格
打開Fluent 14.0，讀入上一步生成的msh文件。Scale計算域，檢查是否在正確的尺寸上。選擇[Transient]模擬，設置重力方向x軸負方向，并且設置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設置
3、選擇模型
激活PBM模型需要通過TUI命令。在TUI窗口中輸入define/models/addon-module，然后輸入yes回車即可激活PBM模型。
多相流模型選擇Eulerian模型，歐拉相數量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標準k-e模型，標準壁面函數。湍流多相流模型采用mixture，如圖5所示。
圖5 湍流模型
雙擊models中的population balance模型，選擇discrete，進入圖6所示對話框，進行如圖所示設置。
圖6 PBM設置
具體含義可以參考fluent PBM手冊，這里簡要的說明一下。
Kv為增長因子，geometric ratio為幾何對數方法，與后面的ratio exponent相對應。
Bins為直徑的數量，這里共有6組直徑氣泡，最小直徑0.001191，最大直徑是根據kv及ratio計算出來的。
展開 模具頂針印，氣泡產生原因和解決方式
氣泡
產生原因：
1）在制品壁厚較大時，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，
隨著冷卻的進行，中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴張，使中心部產生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。 2）由于揮發性氣體的產生而造成的氣泡
3）流動性差造成的氣泡
解決的對策：
1）真空氣泡的解決方法： a)根據壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應為制品壁厚的1/2—1/3。
b)保留炮筒射膠殘量為3-8mm。
c)注射時間應較澆口封合時間略長。
d)降低注射速度，提高注射壓力，
e)采用熔融粘度等級高的材料。
f)采用氣體注塑方法 2）由于揮發性氣體的產生而造成的氣泡，解決的方法主要有：
a）充分進行預干燥。
b）降低樹脂溫度，避免產生分解氣體。
3）膠料流動性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度等予以解決
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