氣固二相流的案例
案例分享 | 利用MSC Cradle分散多相流的功能進行氣液二相流的仿真
本研究中，利用MSC Cradle，通過對分散多相流仿真功能進行氣液二相流仿真，對曝氣量進行考察和驗證，并進行散氣管形狀的優化設計。
標準參數
構造圖
大晃船舶污水處理裝置 SBH系列
仿真算例
圖1是在一定的流入條件下，從曝氣管出來的噴出空氣量分布的仿真結果。感覺上離空氣源近的地方空氣吹出的量會多一些，而一旦當空氣充滿后，出現了與想象相反的現象。如下圖2所示，散氣管內的流速分布受到空氣噴出孔徑和配置的影響，改變了噴出后空氣擴展分布。因為仿真結果與實驗結構基本吻合，在此基礎上利用仿真進行散氣管形狀的優化設計。
圖1
圖2
小結
利用MSC Cradle可以不用進行實際的曝氣池實驗，而通過仿真來設計船用污水處理裝置內的散氣管。根據仿真結果的指導設計并制作了設備，設計出的設備能夠均勻的曝氣，再一次證明了MSC Cradle可以作為開發設計階段的重要工具。
展開 接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破
接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破碎，pbm顆粒碰撞長大，udf碰撞機理，動量源，質量源，能量源，顆粒壁面吸附，初始化溫度場，流場相關udf等。
煤與瓦斯氣固耦合模型 ￥200
立足于消除煤層滲透及擴散特性對于煤與瓦斯氣固耦合模型的干擾，在分析首采煤層所處應力狀態特點的基礎上，建立更符合煤體的孔隙裂隙二重介質特性的修正的P-M滲透率模型，提出考慮解吸–擴散效應及Klinkenberg效應的煤與瓦斯氣固耦合模型，詳細闡述多物理場之間的耦合作用關系。應用該模型模擬分析深部首采層順層鉆孔預抽消突過程中煤層瓦斯壓力及滲透率的演化規律。
參考文獻：劉清泉,程遠平,李偉等.深部低透氣性首采層煤與瓦斯氣固耦合模型[J].巖石力學與工程學報,2015,34(S1):2749-2758.
深部低透氣性首采層煤與瓦斯氣固耦合模型_劉清泉.pdf
有需要該模型的，請聯系我QQ:1045343728。
展開 干貨分享 | 轉運站導料槽氣固兩相流仿真
針對常見的輸煤轉運站建立相應的幾何模型，并采用DEM-CFD氣固兩相流仿真對物料和氣流進行分析，其中使用EDEM軟件分析顆粒的運動情況，AcuSolve軟件分析氣體的運動和受力情況，得到轉運站內氣體流速分布情況。
根據對比仿真得到的結果可知：
(1) 擋塵簾能夠有效抑塵：氣流在擋塵簾處撞擊造成能量損失，壓力降低，由于撞擊改向而形成的旋流存在有利于導料槽出口風速的降低，從而減少揚塵的產生；
(2) 泄壓閥起氣體分流作用：大量氣體從泄壓閥出口處逸出，使導料槽出口流量減少，有效降低誘導風帶出的揚塵；
(3) 導料槽出口位置前出現負壓有利于氣體回流，降低風速，減少導料槽出口位置的揚塵。
關于導料槽DEM-CFD流固耦合仿真，還需要進一步分析下列問題：導料槽長度跟物料下落速度的關系，擋塵簾的間距跟導料槽長度、物料下落速度的關系，泄壓閥的位置關系，回風管到底有沒有用，管徑跟風速、風量的關系，以及導料槽內能不能或如何才能形成穩定的負壓。
通過對轉運站導料槽的氣固兩相流仿真來設計轉運站結構，控制料流速度和導料槽長度的關系，合理布置抑塵裝置，可以有效降低誘導風，減少揚塵產生，從而以最低的成本帶來最高的效益。
文章來源：EDEM
展開 
頁巖氣生產過程中的流固耦合模型comsol復現 ￥100
<p>論文原文：What Factors Control Shale-Gas Production and Production-Decline Trend in Fractured Systems: A Comprehensive Analysis and Investigation</p><p><br></p><p>這篇論文深入探討了在頁巖氣生產過程中，頁巖氣井產量總是會迅速降低的深層原因。</p><p>頁巖氣儲層的孔隙度、孔徑、滲透率都非常低，在這種環境下基質和裂縫中的流動狀態會有很大差異，同時頁巖氣開采導致孔隙壓力降低，頁巖骨架承受的有效應力提高造成孔隙度、滲透率的降低，最終在宏觀上呈現出頁巖氣產量下降。
展開 濃相氣固流動模型：MP-PIC
圖1對不同的濃相氣固流動模型進行了對比，可以看到：DEM模型具有更高的解析度，但耗時最多；TFM計算耗時次之；MP-PIC雖能計算大規模顆粒系統氣固流動，同時能對固相在顆粒尺度進行描述，但由于使用的子模型最多，因而計算結果的準確性最差。在選擇模型，一定要根據自身應用的需求正確選擇。
煤層氣注熱開采的熱流-固-全耦合模型
基于朱萬成老師于2011年發表的文章《A model of coal–gas interaction under variable temperatures》，建模。控制方程如下所示：
得到的部分結果如下：
瓦斯壓力云圖
溫度云圖
可以通過請私信聯系我。帖子有限，僅作部分展示。
氣-液-固 三相體系 CFD 模擬方法簡介
氣-液-固三相之間動量傳遞封閉模型一般情況下可以分為三類：
1）當顆粒尺寸較小或者液體與顆粒混合良好時，可以將液相以及固相看作一種擬均相即漿液相對待，通過修正漿液粘度以及密度的方式考慮固體顆粒的影響。該方法即是 圖 1中的 Closure A，通過該簡化方法回避考慮氣 - 固以及液-固之間的相間封閉模型。在某些情況下，采用該方法也能得到相對合理的結果。需要指出，與純氣 - 液體系相比，固體顆粒不僅會影響漿液的密度和粘度，也會影響氣體與漿液之間的相間作用力，僅憑修正漿液粘度以及密度的方式，無法有效體現固體顆粒存在對氣體與漿液之間相間作用力的影響。而傳統曳力模型主要針對氣 - 液兩相建立，沒有考慮固體顆粒的影響。Mitra - Majumdar 等在進行三歐拉模擬氣 - 液 - 固三相時，通過在氣液相間作用力前乘以一個經驗性的系數來考慮固體顆粒對氣-液相間作用力的影響，而經驗系數中包含一些可調參數，從而限制該方法的使用。
2）在某些氣 - 液 - 固三相體漿態系中，顆粒存在明顯的沉降，此時無法將液-固兩相看作擬均相處理，需要采用合適的相間作用封閉模型來考慮氣 - 液 - 固三相體系中兩兩相之間的相互作用。在絕大多數發表的文獻中，僅考慮氣-液以及液 - 固之間的相間作用力，而忽略氣 - 固之間的相間作用力。這便是 圖 1中的 Closure B 方法。
3）在近些年的發表文獻中，研究者指出在氣 - 液 - 固三相體系中確實存在氣-固之間的相互作用，氣泡附近的顆粒會跟隨氣泡一起運動，因此則需要考慮氣固之間的相間作用力。
展開 考慮塑性破壞的高瓦斯煤層水力沖孔氣液固耦合模型
水力沖洗技術起源于20世紀80年代，主要用于提高美國圣胡安盆地煤層氣的采收率。利用高壓水沖洗煤壁，將破碎的煤塊帶出，在煤層中形成一定的空腔，將應力傳遞到鉆孔周圍，達到卸壓的效果。鉆孔周圍的擾動使鉆孔周圍產生大量新的裂隙，改變了煤體的孔隙度，從而提高了煤層的滲透性。建立了考慮煤體塑性破壞的水力沖煤多場耦合模型，利用COMSOL Multiphysics軟件研究水力沖孔過程的機理和變量的演化規律。煤層水力沖孔涉及到巖體塑性變形、瓦斯吸附等多物理量的相互作用。為實現水力沖孔強化采氣復雜的應力-損傷-滲流耦合過程，提出了以下假設：
(1)發生塑性變形以及產生新的裂隙，而彈性變形僅改變裂隙的孔徑。(2)水力沖孔引起的煤體塑性變形是一個產生新的裂隙和破壞原有煤體基質的過程。塑性破壞后的煤體被視為具有較小基質和較多裂隙的彈性介質，如圖1（a）所示。(3)煤體是具有孔隙的雙重連續介質。自由氣體被認為是理想狀態氣體。(4)吸附氣和游離氣主要存在于孔隙和裂隙中，而水僅存在于裂隙中并在裂隙中運移，氣體和水的輸運過程如圖1（b）所示。(5)氣體的擴散過程服從菲克擴散定律，氣體和水的滲流過程服從達西定律。(6)拉應力為正，壓應力為負。
圖1 氣體運移過程
基質中瓦斯擴散方程：
瓦斯、水滲流控制方程：
煤體變形控制方程：
破壞判斷準則（D-P準則）：
裂隙率控制方程：
幾何模型與邊界條件：
圖2 幾何模型及邊界條件
部分圖片展示
圖3 鉆孔周圍滲透率分布
圖4 鉆孔周圍瓦斯壓力分布
圖5 鉆孔周圍瓦斯飽和度分布
圖6 鉆孔周圍瓦斯壓力分布
展開 不同載荷條件下煤與瓦斯氣固耦合模型及其滲透率演化
瓦斯抽采或煤層氣開采過程中，煤層的滲透率隨著載荷條件發生變化也發生變化。傳統的PM滲透率模型應用范圍比較局限，其僅適用于單軸壓縮且煤層上覆載荷不發生變化，對于復雜煤層的載荷發生變化，則就不適應。本案列通過選取兩個不同的滲透率模型，其一是Zhang等人提出的應用范圍更廣泛的模型，其二是在煤層滲透率使用廣泛的PM模型。煤層周圍載荷發生變化，探究煤層變形、基質變形、孔壓變化對煤層滲透率的影響，以及討論PM模型的局限。
工況一：單軸壓縮，上覆載荷無變化。如上圖幾何模型所示，其左右下邊界為約束邊界，上邊界為固體載荷垂直應力。此模型，采用(1)雙重孔隙-裂隙介質模型；(2)僅考慮裂隙滲流。在(1)中雙重介質模型中，采用改進的Zhang的滲透率模型以及PM模型,在Zhang的模型，分為(a)考慮基質變形和孔壓變化；(b)僅考慮孔壓變化。在(2)中采用PM滲透率模型。
雙重介質模型中改進的PM滲透率模型
雙重介質模型中改進的ZHANG的滲透率模型
單軸壓縮情況下各滲透率演化
ZHANG的滲透率模型考慮煤層變形對有效應力、滲透率的影響，而PM模型未考慮煤層變形對滲透壓率影響。鉆孔附近的煤層變形較大，導致鉆孔附近的煤體滲透率比值增大的幅度更大。未考慮基質變形的ZHANG的模型，滲透率演化的趨勢和考慮基質變形的演化趨勢相反，可以看到基質變形對滲透率的影響較大。
考慮基質變時的體應變
未考慮基質變時的體應變
從煤體變形的體應變可以看出，考慮基質變形時的體應變小于未考慮基質變形時的體應變，可能與煤基質收縮有關系。同時，考慮基質變形時在鉆孔附近的y方向的位移大于周圍的位移，這個區域收到煤基質影響范圍更大。
展開 Fluent-多相流-三相流-固液氣（水流對沙灘沖刷過程的數值模擬）
Fluent專家-多相流-案例8
（水流對沙灘沖刷過程的數值模擬）
wb.rar
案例簡介
模型如下圖所示，本案例對水流沖刷沙灘過程的氣固液三相流進行數值模擬，區域總長度2000mm，總高度為500mm，下半部分為一個傾斜的沙子區域，水流從左上角100mm高的進口流入，進去區域沖刷沙子，然后從右側500mm高的出口流出。
通過模擬，可以清楚地看到水流對沙灘的沖刷過程，以及氣固液三相的分布情況。
視頻教程播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10308
煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
溫度的升高會促使瓦斯由吸附態轉變為游離態，微波熱改造會導致煤層溫度及含水率的改變，從而觸發復雜的氣-固耦合作用。近年來，眾多學者為定量表征煤層氣開采中復雜的氣-固耦合過程已建立了一系列數值模型，然而涉及微波電磁-熱耦合效應的煤儲層滲透率模型罕有報道。本模型的首先通過介質損耗將電磁場與傳熱場聯立起來以實現微波注熱，這是一個雙場雙耦合過程；然后，通過熱膨脹耦合模塊、熱流動耦合模塊、熱解吸效應、吸附膨脹效應建立起滲透率模型并將傳熱場、固體力學場及滲流場耦合起來，這是一個多場耦合過程；最終建立起一個電磁-熱-流-固全耦合模型。
煤儲層微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
利用 COMSOL 建立一個煤儲層模型，見圖 7-4，模型尺寸為 20 m×6 m，模型中間布置一個瓦斯抽采鉆孔（直徑為 0.075 m）；模型兩側布置兩個微波源，將微波源簡化為兩個矩形波導。
煤儲層微波注熱幾何模型
使用COMSOL5.6版本得到的幾個云圖如下：
煤儲層溫度云圖
煤儲層瓦斯含量云圖
煤儲層滲透率比值(k/k0)云圖
注：以上文字及部分圖片來自于論文《微波輻射下煤體熱力響應 及其流-固耦合機制研究》。
展開 氣-液-固三相體系CFD模擬方法：理論框架與應用拓展
不管采用哪種方法模擬氣-液-固三相，選擇合適模型描述各相之間的相互作用均是研究者關注的首要問題。氣-液-固三相之間動量傳遞封閉模型一般情況下可以分為三類：
（1）當顆粒尺寸較小或者液體與顆粒混合良好時，可以將液相以及固相看作一種擬均相即漿液相對待，通過修正漿液粘度以及密度的方式考慮固體顆粒的影響。該方法即是 圖 1 中的 Closure A，通過該簡化方法回避考慮氣 - 固以及液-固之間的相間封閉模型。在某些情況下，采用該方法也能得到相對合理的結果。需要指出，與純氣 - 液體系相比，固體顆粒不僅會影響漿液的密度和粘度，也會影響氣體與漿液之間的相間作用力，僅憑修正漿液粘度以及密度的方式，無法有效體現固體顆粒存在對氣體與漿液之間相間作用力的影響。而傳統曳力模型主要針對氣 - 液兩相建立，沒有考慮固體顆粒的影響。Mitra - Majumdar 等在進行三歐拉模擬氣 - 液 - 固三相時，通過在氣液相間作用力前乘以一個經驗性的系數來考慮固體顆粒對氣-液相間作用力的影響，而經驗系數中包含一些可調參數，從而限制該方法的使用。
（2）在某些氣-液-固三相體漿態系中，顆粒存在明顯的沉降，此時無法將液-固兩相看作擬均相處理，需要采用合適的相間作用封閉模型來考慮氣-液-固三相體系中兩兩相之間的相互作用。在絕大多數發表的文獻中，僅考慮氣-液以及液 - 固之間的相間作用力，而忽略氣-固之間的相間作用力。這便是 圖 1中的 Closure B 方法。
（3）在近些年的發表文獻中，研究者指出在氣-液-固三相體系中確實存在氣-固之間的相互作用，氣泡附近的顆粒會跟隨氣泡一起運動，因此則需要考慮氣固之間的相間作用力。
展開 基于FLUENT氣-固兩相流沖刷模擬的參考資料4篇
這是基于FLUENT的氣固兩相流沖刷磨損的文獻資料，希望對大家有用！
管道內氣固兩相流沖刷磨損特性數值模擬.pdf
基于Fluent的氣固兩相流中離散顆粒的數值模擬.pdf
螺旋式旋風分離器氣-固兩相流的數值模擬.pdf
燃氣射流氣固兩相數值模擬與顆粒沖刷分析.pdf
【往年優秀論文賞析】氣固流化床CFD 模擬曳力模型的選用及驗證
通過CFD 建立氣化爐流體力學模型，可以模擬氣化爐內顆粒的分布情況和氣固兩相流動規律，為研究顆粒和氣流的運動對煤顆粒的燃燒和氣化等化學反應的影響提供有效信息。
目前CFD 在多相流模擬應用最廣泛的兩個模型為歐拉—歐拉擬流體模型和歐拉—拉格朗日離散相模型。但受計算機資源的限制，對于大規模的氣固多相流模擬大多采用歐拉—歐拉擬流體模型。該模型是在一定的濃度下，把離散的固體顆粒相看做假想的連續介質，即“擬流體”假設，這樣顆粒就具備了與氣相相似的動力學特性，也可以用相同形式的流體力學守恒方程加以描述。氣固相間的相互作用通過氣固曳力予以耦合，其大小決定了氣流對固體顆粒的夾帶和輸送能力及其在床內的運動狀態。
曳力是表征氣固兩相間相互作用和動量交換的重要參數，在雙流體模型中氣固曳力模型能否準確模擬顆粒的速度場決定了數值模擬在總體上的正確性。其它影響因素如湍流效應通過模型封閉方法予以考慮，通過文獻報道與實驗論證大部分采用k-ε 模型。目前應用較廣泛的流體模擬軟件有FLUENT、CFX 等。本文主要采用FLUENT軟件，其中氣固曳力模型包括：Syamlal-O，brien、Wen&Yu 和Gidaspow 三種模型。Syamlal-O，brien 模型是基于流化床或沉淀床顆粒的末端速度的測量，并使用體積分數和相對雷諾數關系式來確定的。當固體剪切應力根據Syamlal et al 定義時，這種模型適用于氣固系統，本文所用的Syamlal-O，brien 模型是經過參數修正后的模型。Wen&Yu 氣固曳力模型適用于稀
相的氣固流化體系。Gidaspow 模型是Wen&Yu 模型和Ergun 方程的結合，適用于密相氣固流化床，因此本文主要考察修正后的Syamlal-O，brien 和Gidaspow 這兩種模型對流化狀態的影響并通過冷態實驗進行驗證。
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