多相流模擬
關注創建者：李建軍 創建時間：2015-12-15
多相流模擬的視頻教程
中核核反應堆熱工水力實驗室：多相流數值計算在核電研發中的應用簡介
內容概要：1.核能轉化研發中數值計算分析的需求及難點介紹2.國內外針對核能轉化研發數值模擬需求所開發的CFD軟件現狀3.解決方案及典型應用，解決多相流模擬問題，實現自主可控4.針對新堆型、新技術，數值計算分析的未來開發路徑
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基于mixture多相流模型離心泵空化模擬
1.fluent多項流mixture模型仿真基本通用流程； 2.空化模型原理，參數設置； 3.fluent后處理過程； 4.提供源文件與答疑過程；
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基于歐拉多相流模型的鼓泡塔模擬
1. fluent 歐拉多相流模型仿真基本通用流程，各種多相流模型介紹； 2. 各種相間相互作用模型介紹； 3. fluent后處理過程； 4.提供源文件與答疑過程；
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多相流模擬的實例教程
顆粒流
密集離散相模型（DDPM）和離散元素模型（DEM）用于模擬顆粒的流動。
穩態和瞬態仿真
多相流計算可以是穩態的，也可以是瞬態的。
穩態計算適合最終結果與初始條件無關、并且各相入口邊界差異較大的物理過程。通常將其他多相流物理現象建模為與時間有關的物理過程。由于需要求解額外的方程式，并且做瞬態模擬，多相流模擬計算量非常大。ANSYS CFD提供了高效的并行計算方法，從而使多相流模型計算保持在合理的時間范圍內。
2.多相流仿真的展望與應用
即使當今多相流仿真功能已經十分強大，但是工程師仍在努力推進多相流仿真的邊界。
他們將融入并模擬更多的物理模型：物化反應、運動物體、高速、尺寸變化、相變和熱交換，并解決更大規模物理系統的問題。例如，一家能源生產商對油水重力分離器進行了模擬，網格總數超過10億個單元。
除了石油和天然氣，化工、電力、汽車、航空航天和海工裝備等工業領域也在更多地應用多相流模擬。
例如，泳裝生產廠商Speedo應用多相流模擬優化護目鏡設計。相比于游泳者體型，液滴尺寸非常小，護目鏡模擬需要高精度網格捕捉液滴作用力。水膜厚度至少需要10個網格單元解析計算，進而導致網格總數急劇增加。
Speedo應用多相流模擬設計高性能泳鏡，
由Speedo提供。
多相流仿真案例分享：全自動洗碗機
為了優化全自動洗碗機的能量使用效率和用水量，工程師運用多相流和多物理場模擬多種流型變化：從旋轉臂上的噴嘴噴出的射流、射流飛濺在餐具上形成水膜、液膜或水滴從餐具上滑落以及旋轉臂下的積水過程。
展開 PipePhase?－穩態多相流模擬器
PipePhase是用于油氣生產網絡和管道傳輸、分布系統計算的嚴格的穩態多相流模擬器，其前身是1970 年代由雪弗龍（Chevron）公司開發的多相流模擬軟件，SimSci于1980年將其商業化，取名為PipePhase，目前最新版本為9.2版。
PipePhase具有廣泛的適用性，可用于從單井中關鍵參數的靈敏度分析，到整個油氣田跨年度設施規劃的分析等各種工作。同時，通過對井下和井筒特征與地面設施進行集成，PipePhase成為全面生產分析工具的終結者。
PipePhase整合了現代油氣生產方法和軟件分析技術，形成了魯棒的、高效的油田設計和規劃工具。PipePhase擁有詳盡的物性數據庫和友好的用戶界面，可處理單相氣液體、黑油、組成混合物和蒸汽、CO2等各種流體類型，是全球油氣生產和設計公司首選的解決方案。
展開 ▲ Speedo應用多相流模擬設計高性能泳鏡，由Speedo提供。
多相流仿真案例分享：全自動洗碗機
為了優化全自動洗碗機的能量使用效率和用水量，工程師運用多相流和多物理場模擬多種流型變化：從旋轉臂上的噴嘴噴出的射流、射流飛濺在餐具上形成水膜、液膜或水滴從餐具上滑落以及旋轉臂下的積水過程。
他們使用ANSYS Fluent的拉格朗日方法模擬了水噴射流以及液滴從旋轉噴射臂到餐具的完整運動過程。
■ 拉格朗日液膜模型準確模擬了噴射水流沖擊餐具形成薄膜的過程，并可計算薄膜厚度、覆蓋率以及其受噴射臂設計因子的影響。
■ VOF模型用于模擬重力引起的流動以及液膜和液滴滑落到洗碗機底部積水池的過程。
■ 蒸發和冷凝模型模擬了干燥過程。
全自動洗碗機的多相流模擬只是其完整的多物理場系統仿真的一部分，完整仿真流程還包括：ANSYS SpaceClaim快速創建初始模型和多種替代設計模型；ANSYS Mechanical進行線性和非線性仿真，以流致振動、噪音和疲勞性能為目標，優化結構設計；ANSYS Electronics and Systems提供電機、控制顯示和傳感器相關解決方案。
▲ 全自動洗碗機的瞬態多相流仿真需要多種不同的模擬功能：噴霧、液膜、體積分數、相變等。
展開 這些方法和算法能夠更好地處理多相流模型中的復雜方程組和大規模計算問題，加快模擬過程，提高模擬結果的可靠性和準確性。
實驗驗證與數據支持：實驗研究在多相流模型的發展和應用中起著重要的驗證和支持作用。通過開展各種多相流實驗，如核反應堆熱工水力實驗、多相流流動特性實驗、事故工況模擬實驗等，獲取了大量的實驗數據，用于驗證和校準多相流模型，為模型的改進和完善提供依據。
多物理場耦合模擬：在核電領域，多相流現象往往與其他物理場相互耦合，如中子學場、結構力學場、電磁場等。因此，開展多物理場耦合模擬成為當前的研究熱點之一。通過建立多物理場耦合模型，能夠更全面、準確地模擬核反應堆內的復雜物理過程，為核電站的設計、運行和安全分析提供更有力的支持。
五、未來發展趨勢與挑戰
模型精度與可靠性提升：隨著對核電安全要求的不斷提高，多相流模型需要進一步提高模擬精度和可靠性，更準確地描述多相流現象中的各種物理過程和相互作用機制。這需要在模型的理論基礎、實驗驗證和數值計算等方面進行更深入的研究和改進。
多物理場耦合模擬的深化：未來，多物理場耦合模擬將在核電領域發揮越來越重要的作用。如何更有效地實現多物理場之間的耦合，提高耦合模擬的效率和精度，是需要解決的關鍵問題之一。同時，還需要加強對多物理場耦合現象的理解和認識，建立更完善的多物理場耦合模型和方法。
高參數、復雜幾何條件下的模擬：隨著核反應堆技術的不斷發展，如高溫氣冷堆、快中子反應堆等新型堆型的研發，多相流模型需要能夠適應高參數、復雜幾何條件下的模擬需求。這要求模型在處理高溫、高壓、高流速等極端條件以及復雜的流道幾何形狀時，具有更高的準確性和穩定性。
圖 6 超臨界工質流動換熱模擬
人工智能的應用：人工智能和機器學習技術在近年來取得了快速發展，在多相流模擬領域也展現出廣闊的應用前景。
展開 ■ 質量輸運效應，例如：蒸發和冷凝以及、化學反應——燃燒等也可以計算模擬。
顆粒流
密集離散相模型（DDPM）和離散元素模型（DEM）用于模擬顆粒的流動。
穩態和瞬態仿真
多相流計算可以是穩態的，也可以是瞬態的。
穩態計算適合最終結果與初始條件無關、并且各相入口邊界差異較大的物理過程。通常將其他多相流物理現象建模為與時間有關的物理過程。由于需要求解額外的方程式，并且做瞬態模擬，多相流模擬計算量非常大。ANSYS CFD提供了高效的并行計算方法，從而使多相流模型計算保持在合理的時間范圍內。
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文章名稱《Concurrent multi-scale crush simulations with a crystal plasticity model》
DOI：10.1016/j.tws.2011.12.019
在汽車防撞梁、吸能盒和薄壁管結構中，壓潰吸能能力直接影響結構安全性。傳統有限元分析通常采用各向同性塑性模型，通過宏觀應力–應變曲線描述材料響應。但實際金屬材料并不是“均勻黑箱
概述
流固耦合問題在工程應用中十分常見。其中一種情況是流體（或氣體）被封閉在固體內部，并承受各種載荷，例如輪胎、氣墊鞋和流體容器。靜水壓流體單元非常適合此類應用。本文介紹了對囊狀氣墊鞋的仿真模擬。鞋內空氣遵循理想氣體定律。這些靜水壓流體單元通過 ANSYS Mechanical 中的命令流進行定義。
目標
理解靜水壓流體單元建模的工作流程
熟悉理想氣體定律以及相應的流體體積與壓力之間的關系
FRED應用：偏振片的模擬10天前
簡介
FRED具有通過光學系統來模擬光線偏振的能力。光源可以是隨機、圓或線偏振光。能夠過濾或控制偏振的光學組件，如雙折射波片和偏振片，可以準確的進行模擬。FRED中偏振模擬的一些簡單例子包括吸收二向色性和線柵偏振器，方解石半波片和馬耳他十字現象。這些特征的每個都可以應用到更復雜的光學系統，如液晶顯示器（LCD）、干涉儀以及偏光顯微鏡。
偏振片模型
簡介
激光系統常使用一個稱為空間濾波器的小孔。通過去除光束中的高階模和噪聲，空間濾波器是一種用于提高激光質量的技術。為了在FRED中準確模擬激光通過一個空間濾波器，光在通過濾波器之后光場的重新合成是非常重要的。這樣做將會精確的模擬在孔徑上的裁剪。在本篇文章中，將會闡述Gabor分解的光合成技術。
相干光的高斯子束模型
通過使用一個稱為高斯光束分解（GBD）的技術，可以在FRED
模型名稱：Comsol激光加工熔池模擬
物理場：水平集、流體傳熱、層流
其他：模型、詳細視頻教程、一對一答疑
各位學友們大家好，今天給大家分享一個非常簡單容易操作的案例。就是利用Rsoft軟件中的beamprop模塊進行光纖光柵模擬。
步驟一：進行環境全局變量的設置，具體如下：
圖1 全局變量設置
在該模擬中我們設定入射光的中心波長為1.55微米，背景折射率為空氣。配置相應的全局變量如上圖所示。
步驟二：進行參數設置。由于光柵設置中我們需要明確周期長度以及折射率調制系數等相關參數
簡介
當提及模擬激光二極管時，FRED軟件具有極大的靈活性。在這篇應用筆記中，將會描述簡單到詳細的激光光源模型。最基本的模型是高斯TEM0,0模。更高級的模型包括在束腰上偏移和發散中的像散光束。激光也可以使用其M2因子表示。最后，可以創建一個任意混合模的激光。該模式可以選擇任意TEM模的高斯分布（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, 及 Laguerre
使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英）
發布于2026年3月
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz, 雙聲道
語言：英語 | 時長：12小時45分鐘 | 大小：9.42 GB
**FDS實用火災建模 — 熱釋放速率、暖通空調、控制系統及高級CFD
關鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動力學；回轉半徑
背景介紹
小分子自組裝過程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀機理關乎膠束/囊泡形成、層狀有序相的出現以及功能納米結構的穩定性。相比僅觀察宏觀現象，分子動力學（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機理，直觀體現其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設計提供理論依據。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過程
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概述
這篇文章介紹了：
如何在序列模式下使用多重結構創建分光棱鏡
如何在布局圖以及分析/計算窗口中同時追跡透射和反射光線
在考慮偏振及鍍膜的影響下如何計算透射和反射光線的總能量
介紹
在OpticStudio中，分光棱鏡可以在序列或非序列追跡模式下模擬。
在非序列中，光線可以在折射表面上分裂為折射和反射光線。這也是非序列模式最主要的優勢
