mixture的案例
【多相流】mixture模型-連續、動量和能量方程（10）
關注公眾號：“CFD流”
1 mixture模型概述
Mixture模型是一種簡化的歐拉多相流模型，它有非常廣泛的應用。它可以用來模擬相以不同的速度運動的多相流，但假設在較短的空間尺度上是局部平衡的。該模型還可用于具有很強耦合作用和相運動速度相同的均相多相流模型，并可用于計算非牛頓流體粘度。Mixture模型可以通過求解混合物的動量、連續和能量方程、次相的體積分數方程和相對速度的代數表達式來模擬n相(流體或顆粒)的多相流。典型的應用包括：沉降、旋風分離器、低載荷的顆粒流和低體積分數的氣泡流。
在一些情況下，混合模型是歐拉多相流模型的一個很好的替代方法。當顆粒相分布較廣，或相間規律未知或其可靠性受到質疑時，完整的歐拉多相流模型可能不可行。這時一個簡化的模型，如mixture模型是一個不錯的選擇，它可以類似于完整的多相流模型那樣求解，但求解的變量比完整的多相流模型更少。mixture模型允許選擇顆粒相并計算顆粒相的所有屬性，這適用于液固流動。
Mixture模型的局限性
必須使用壓力基求解器。Mixture模型不適用于密度基求解器；
只有一種相可以被定義為可壓縮的理想氣體。但在用戶定義函數中使用可壓縮流體沒有限制；
在使用mixture模型時，不要以指定的質量流量對沿流向的周期性流動進行模擬；
不能用mixture模型模擬凝固和熔化；
Singhal等人的空化模型(可用于混合模型)與LES湍流模型不兼容；
不能將相關公式與MRF和mixture模型結合使；
Mixture模型不允許無粘性流動；
當DPM模型與mixture模型聯合跟蹤粒子時，無法選擇共享內存方法。(注意，使用消息傳遞或混合方法可以使所有多相流模型與DPM模型兼容。)
展開 CFD運用MIXTURE模擬氣液兩相流作用
CFD運用MIXTURE模擬氣液兩相流作用，mixture模型共用一套動量方程，求解混合相，可以相互融合，相與相之間存在速度差。
1、建模，打開DM。
2、調整單位為mm。
3、點擊繪圖，選擇矩形。
4、點擊測量，輸入圖中數據。
5、繪制出口入口。
6、測量并輸入以下數據。
7、點擊修改中的修剪。
8、點擊限制，使其等長。
9、使草圖生成面。
10、點擊草圖一條線，然后點擊apply。
11、點擊生成。
12、點擊mesh。
13、點擊mesh，再生成網格。
14、更改網格數。
15、定義邊界名稱。
16、關閉mesh，點擊setup。
17、按圖示輸入。
18、設置瞬態和重力加速度。
19、按圖示輸入。
20、定義材料，復制水。
21、將水設置為主相，空氣設為次相。
22、相互作用默認選擇。
展開 低氣相容積率的氣泡流Mixture模型模擬 ￥3
氣泡流Mixture模型模擬
包括了網格文件、cas 和 dat
Mixture 和用戶自定義函數UDF 計算液體蒸發換熱 ￥20
混合模型典型應用場景為沉降、旋風分離、泡狀流等
必須使用分離式求解器
不能用在沿流動方向的周期性流動
不能用大渦模擬
不能用無粘流動
不能用二階隱式時間格式
光滑直管內液體蒸發換熱模型
二維光滑圓管，飽和壓力0.57MPa
管壁熱流密度10kw/m2
進口質量流量288kg/m2s
使用UDF定義
蒸發飽和溫度；汽化潛熱；管壁熱流密度；管徑；飽和蒸汽焓
干度沿管程變化規律
向氣相轉移的質量
耦合UDF
定義多相流模型為mixture
設置質量和能量源項的UDF
展開 
Fluent筆記總結2
此模型計算量較小，對于一些只關注溫度分布的快速燃燒問題非常適用；
26.在計算多組分時，添加材料時（Mixture-Edit），確保N2位于列表最下方，此后就不需要手動輸入N2體積/質量分數，軟甲自動根據其他組分計算N2的值；
27.開啟非預混燃燒模型后，材料在其面板上設置，之后保存在PDF文件中，在Material中選中Mixture - pdf-mixture即可。注：在cell boundary中也要將fluid選擇pdf-mixture；（pdf中包括燃料與助燃劑）
28.Mean mixture fraction為平均混合分數，Mixture fraction variance為混合分數方差；
29.設置Mean Mixture Fraction為1，表示該入口進入的組分全部為燃料；
展開 兩相流及幾種模型介紹~
幾種多相流模型的選擇
? VOF模型適合于分層流動或自由表面流
? Mixture和Eulerian模型適合于流動中有混合或分離，或者離散相的體積份額超過10%－12％的情況
Mixture模型和Eulerian模型區別
? 如果離散相在計算域分布較廣，采用 Mixture模型；如果離散相只集中在一部分，使用Eulerian模型
? 當考慮計算域內的interphase drag laws 時，Eulerian模型通常比Mixture模型能給出更精確的結果
? 從計算時間和計算精度上考慮
幾種鈀催化劑的合成
鈀催化劑是有機合成中最常用的催化劑之一，比如Suzuki反應，Heck反應等，今天小編將分享幾種鈀催化基的合成方法
Pd(PPh3)4的制備
A mixture of palladium dichloride (17.72 g., 0.10 mole), triphenylphosphine (131 g, 0.50 mole), and 1200 ml of dimethyl sulfoxideis placed in a single-necked, 2L,round-bottomed flask equipped with a magnetic stirring bar and a dual-outlet adapter. A rubber septum and a vacuum-nitrogen systemare connected to the outlets, The system is then placed under nitrogen withprovision made for pressure relief through a mercury bubbler. The yellow mixture is heated by means of anoil bath with stirring until complete solution occurs (ca. 140℃). The bath is then taken away, and the solutionis rapidly stirred for approximately 15 minutes.
展開 幾種鈀催化劑的合成
鈀催化劑是有機合成中最常用的催化劑之一，比如Suzuki反應，Heck反應等，今天小編將分享幾種鈀催化基的合成方法
Pd(PPh3)4的制備
A mixture of palladium dichloride (17.72 g., 0.10 mole), triphenylphosphine (131 g, 0.50 mole), and 1200 ml of dimethyl sulfoxideis placed in a single-necked, 2L,round-bottomed flask equipped with a magnetic stirring bar and a dual-outlet adapter. A rubber septum and a vacuum-nitrogen systemare connected to the outlets, The system is then placed under nitrogen withprovision made for pressure relief through a mercury bubbler. The yellow mixture is heated by means of anoil bath with stirring until complete solution occurs (ca. 140℃). The bath is then taken away, and the solutionis rapidly stirred for approximately 15 minutes.
展開 [案例分析]Fluent模擬氣泡的破碎與凝聚
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。
勾選aggregation kernel及breakage kernel，選擇aggregation kernel方法為luo-model，這時會彈出表面張力系數設置，輸入0.07。
Frequency選擇luo-model方法，同樣設置表面張力系數0.07
OK，模型設置到此結束。
4、材料及相設置
添加材料water-liquid，材料屬性保持默認。
設置water-liquid為主相，air為第二相。第二相的diameter方法為sauter-mean。若設置相在設置PBM之前，則PBM會自動修改此項。
相間作用可以不用設置。
5、設置計算域
設置operating conditions，設置參考密度為空氣密度1.225，如圖7所示。
圖7 operating conditions設置
6、邊界條件設置
確保axis邊界類型為axis。
所有的wall邊界保持默認，即no slip壁面邊界。
（1）Velocity inlet邊界：
設置mixture相：如圖8所示，設置湍流參數。
展開 Fluent VOF仿真實例-水箱注水
本工況中含有水和空氣兩項，因此，邊界需要分別對混合（mixture）、水和空氣進行設置。
5.1 進口Inlet，對于mixture相，邊界類型設置為Mass-Flow Inlet質量流量入口。
進口Inlet，對于water相，設置進口水質量流量為0.2 kg/s。
進口Inlet，對于water相，設置進口水質量流量為0 kg/s，即進口都是水。
5.2 出口Outlet，對于mixture相，邊界類型設置為pressure-outlet壓力出口。
出口Outlet，對于air相，設置Backflow Volume Fraction為1，即水不反流。
5.3 水箱上端開口ambient的邊界設置，和outlet邊界一摸一樣設置。
6、求解設置，選擇PISO，其余保留默認設置。
松弛因子設置如下。
7、初始化，開始時刻水箱是空箱，即充滿是空氣。
8、求解，設置時間步長0.01s，計算3.5秒。然后點擊計算。
9、后處理
3.5s的水狀態。
3.5s內注水動畫如下：
作者：曾社銓
來源：iCFD
展開 FLUENT模擬氣泡的破碎與凝聚
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。
勾選aggregation kernel及breakage kernel，選擇aggregation kernel方法為luo-model，這時會彈出表面張力系數設置，輸入0.07。
Frequency選擇luo-model方法，同樣設置表面張力系數0.07
OK，模型設置到此結束。
4、材料及相設置
添加材料water-liquid，材料屬性保持默認。
設置water-liquid為主相，air為第二相。第二相的diameter方法為sauter-mean。若設置相在設置PBM之前，則PBM會自動修改此項。
相間作用可以不用設置。
5、設置計算域
設置operating conditions，設置參考密度為空氣密度1.225，如圖7所示。
圖7 operating conditions設置
6、邊界條件設置
確保axis邊界類型為axis。
所有的wall邊界保持默認，即no slip壁面邊界。
（1）Velocity inlet邊界：
設置mixture相：如圖8所示，設置湍流參數。
圖8 入口mixture相設置
設置air相：
設置momentum標簽頁下的速度為0.02m/s。
展開 
FLUENT多相流高級培訓
Tutorial 算例
潰壩過程模擬/噴墨打印機打印頭墨滴流動過程模擬
[p=25, null, left]
第四章 Mixture 模型
1. Introduction to Mixture model Mixture模型簡介
2. cavation model 氣蝕模型
3. draft velocity 滑移速度
4. Exercise 算例學習
空化模擬
第五章 Euler 模型
1. Introduction to Euler model 歐拉模型簡介
2. lift force 升力
3. virtue mass force 虛擬質量力
4. brown motion 布朗運動
5. phase interaction, chemical reaction相間交互，化學反應
6. turbulence model 湍流模型
7. cas studies 算例學習
流化床模擬/鼓泡反應過程模擬
[p=25, null, left]
[p=25, null, left]第六章 Multiphase UDF in fluent6.x FLUENT6.x版中多相流UDF介紹
[p=25, null, left] 1. New Multi-Domain Architecture of Fluent V6
2. Architecture Related Macros
3. Architecture Related Loops
4. Getting data for a Specific Phase
5. User Defined Phase Interaction. Exchange Property UDFs
6.
展開 fluent14.5新功能
VOF
靜水壓力profile可以用于非開放明渠流動中
變化的表面張力能力能夠與CSF模型一起使用
對于設計移動的網格或移動參考系（MRF），用戶可以使用Relative Velocity Resistance Formulation選項以更好的預測多孔介質源
用戶現在可以通過線性/非線性波疊加的方法生成隨機/規則的波
用戶現在可以使用Solitar/Cnoidal波理論生成包含有限波幅的淺水波
歐拉多相流模型
Grace等及Tomiyama等的阻力模型在混合多相流及歐拉多相流中已經被實現
在使用mixture及歐拉多相流中可以使用阻力修正因子。阻力修正因子能夠給予Brucato修正、UDF或常量來實現。
附加的升力模型被增加到歐拉多相流中。saffman-mei及Legendre-Magnaudet模型被引入。
當使用歐拉多相流模型時，現在可以包含壁面潤滑力了
在使用歐拉多相流時，對于湍流彌散提供了附加模型。
當使用mixture模型時，粘性對話框中Turbulent Drift Force被更名為Mixture Drift Force。
加入新的模型計算多相湍流模型中的分散相影響。
用于相間熱傳遞的Tomiyama模型被添加至歐拉多相流模型中
在使用歐拉多相流模型時，用戶可以選擇代數模型計算界面區域。
當使用歐拉多相流用于兩相氣液流動時，可以使用degassing邊界條件了。
展開 十五、Fluent濕空氣模擬-組分輸運模型
wx_fmt=png"></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">雙擊Mixture下的mixture-templat，即上一步設置中的混合物屬性，彈出下圖，可在Name中更改名稱為wet-air，在Mixture Species欄單擊Edit</span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyibwficbiaY8W3Nw5wiaqHMdoG7fTSBUNFHHexQ64XGaONr5LwOumtRCyBdVicMicaMnwJmr2IdqRNMcaPA/640?wx_fmt=png"></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">通過Selected Species下的Add和Remove，選擇h2o和air。注意，此處的h2o為水蒸氣。單擊OK，之后單擊Change/Create，其他材料屬性保持默認。</span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyibwficbiaY8W3Nw5wiaqHMdoG7RLZSuhEx5ao7rzEpkBEMlYaicq0rBNjtSv39dCb4ntPI5mrNnCpUpTA/640?
展開 三十四、Fluent液體噴霧蒸發模擬
設置計算模型
4.1 能量方程
打開能量方程
4.2 湍流模型設置
4.3 組分輸運模型
打開組分輸運模型，將mixture material更改為methyl-alcohol-air（甲醇空氣混合物）
注：默認情況下這里的材料為mixture-template，想要出現methyl-alcohol-air需要在material面板下進行設置。設置好后此處才可選擇methyl-alcohol-air
5. 材料設置
5.1 添加methyl-alcohol-air材料
Materials-Mixture
在Materials下，單擊Mixture...，彈出如下面板，
單擊Fluent Database，找到methyl-alcohol-air，點擊copy
5.2 修改methyl-alcohol-air組分
單擊copy后，回到methyl-alcohol-air屬性設置界面。單擊Mixture Species后的Edit
在Selected Species欄下將h2o和co2移出，表示methyl-alcohol-air混合物組分只有ch3oh、o2、n2
7. 邊界條件設置
6.1 周期性邊界條件
分別單擊Periodic的periodic-a和periodic-b，將Periodic Type欄改為Rotational，這里主要是將兩個周期性邊界改為旋轉周期性，默認為平移性周期。
展開 