氣固兩相流仿真的案例
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 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。
FLUENT多相流案例之六：基于歐拉模型并考慮臭氧分解反應的流化床氣/固兩相流仿真 ￥99
本算例為仿真流化床中臭氧分解的瞬態過程。流體是臭氧和空氣的混合物，而固體是由直徑為87.75微米的沙粒組成。采用UDF定義流化過程的阻力和化學反應速率，其中流化過程的阻力表達式與FLUENT多相流案例之五：基于歐拉模型的二維均勻流化床仿真中一致。
而化學反應速度定義的UDF截圖如下：
臭氧分布結果
臭氧速度云圖
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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
第四屆全國過程模擬與仿真大會召開，積鼎科技相伴大會4年成長
第四屆全國過程模擬與仿真學術會議于2024年11月29日-12月2日在廣州圓滿召開。積鼎科技，作為自主流體仿真軟件研發的領航企業，與大會相伴四年，自首屆以來一直積極參與其中，見證了大會從初創到逐漸壯大的全過程。每一次參會，積鼎科技都帶來其在流體仿真CFD領域的最新成果，與業界同仁共同探討和推動計算機模擬與仿真技術的發展。
本次活動，積鼎牽頭組織“工業應用及自主軟件研發分論壇”，并受邀作“國產多相流仿真軟件VirtualFlow在過程工業的應用探索”主旨報告。
積鼎科技專家介紹了其自主研發的通用型流體仿真軟件VirtualFlow的最新進展，并展示在過程工程領域的應用能力。“VirtualFlow是積鼎科技的核心產品之一，以其獨特的浸沒表面技術（IST）、豐富的多相流模型、湍流模型、復雜流體模型以及先進的相變模型，在能源電力、石油天然氣、過程工程、航空航天、水務水利等多個領域展現出強大的應用潛力。其開放的用戶自定義接口（UDF）基于C++語言，支持功能無限擴展，同時支持完整編譯和動態調用，為用戶提供了極大的靈活性和適用性。”
積鼎科技還分享了公司與中國科學院過程工程研究所的緊密合作，就雙方的前沿技術研究成果展開介紹。積鼎展示了能量最小多尺度EMMS曳力模型與VirtualFlow軟件的耦合和驗證結果，并計劃持續改進EMMS曳力模型的用戶體驗，提升其在實際項目中的計算精度和應用效率。同時，VirtualFlow可適配高性能格子玻爾茲曼多相流仿真軟件LMFD求解器，提供基于LBM方法和GPU加速的氣固兩相流仿真能力。
會議期間，積鼎展示了在過程工程領域，包括非牛頓流體仿真、顆粒流動仿真及化工反應釜等應用場景。
展開 解決氣液兩相流仿真難題，這款國產自主的流體力學仿真軟件有哪些特色？
尤其是流體仿真板塊，國產軟件正在快速發展，打破國外技術壟斷，由積鼎科技自主研發的通用計算流體力學軟件VirtualFlow便是其中的引領者。這款自研軟件聚焦多相流，尤其在氣液兩相流仿真方向，在復雜工業場景中為國內眾多行業提供有效解決方案。
氣液兩相流：復雜而關鍵的流動現象
氣液兩相流，簡單來說，就是氣體和液體同時存在并相互作用的流動狀態。這種看似常見的現象，實則蘊含著極高的復雜性。在氣液兩相流中，氣體和液體的比例、流速、溫度等參數時刻變化，它們之間的相互作用力，如摩擦力、表面張力等，使得氣液兩相流的行為難以預測。
在電力行業，電廠為提高循環熱效率設置的給水加熱器，其殼側水位需維持在一定范圍，而氣液兩相流的狀態直接影響水位控制。在石油化工領域，反應塔內的氣液反應過程、管道中的油氣輸送，都涉及氣液兩相流。不同的流型，如泡狀流、彈狀流、環狀流等，對反應效率和輸送安全有著重要影響。在航空航天領域，飛行器燃油流動也是氣液兩相流的典型應用場景，其流動狀態直接關系到發動機的性能和可靠性。
VirtualFlow：氣液兩相流仿真的得力助手
1、強大的多相流模型
VirtualFlow 軟件針對氣液兩相流的特點，提供了豐富且精準的多相流模型。對于界面流問題，它采用了 VOF和 Level Set 方法。VOF 方法能夠清晰地追蹤氣液兩相的界面，通過計算每個網格單元內氣相和液相的體積分數，準確描述界面的位置和形狀變化。Level Set 方法則是將界面表示為一個符號距離函數，在處理復雜界面變形和拓撲變化時具有獨特優勢，能夠更精確地捕捉氣液界面的動態演化。
在混合流問題上，VirtualFlow 提供基于歐拉 - 歐拉體系的均相模型。該模型將氣液兩相視為一種均勻混合的介質，通過求解混合相的守恒方程，來模擬氣液混合流動的整體行為。
展開 2025大賽優秀作品 | 氣液兩相流仿真技術研究與應用實踐
“Ansys 2025 全球仿真大會”
仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：氣液兩相流仿真技術研究與應用實踐
作者： 葉祖樑 | 中興通訊股份有限公司 熱設計高級系統工程師
關鍵詞：氣液兩相流，Ansys Fluent，散熱器設計優化
作者說
Ansys Fluent提供多種多相流模型，如VOF模型、混合物模型、歐拉模型等，可用于模擬氣液兩相流蒸發冷凝相變現象。綜合考慮軟件功能豐富性、模型自定義的可行性、以及學術研究中使用的廣泛性，Ansys Fluent很適合作為氣液兩相流仿真的研究工具。
對六種不同蒸發流道的仿真結果顯示，優化方案對比無流道可提升蒸發量29%
熱管、VC等兩相散熱部件在各類電子產品中應用廣泛，是解決局部高熱流密度散熱問題的重要方案。兩相部件內傳熱傳質機理復雜，當前業界主要通過打樣實測的方式研究，缺乏有效的仿真正向設計方法。本研究梳理了兩相流仿真技術的情況，基于Ansys Fluent VOF+Lee模型的方法建立了正向設計能力，開展重力熱管、蒸發流道、3D散熱器的仿真實踐，仿真精度達到80%以上，指導了散熱器的設計優化，具有良好的工程價值。此外，本研究思考并提出未來氣液兩相流仿真的發展方向，為行業提供了參考。
展開 某鋼鐵公司SDS脫硫反應器，進行熱風爐補熱溫度場分析及小蘇打顆粒的氣固兩相流分析，研究其溫度場和顆粒混合的均勻性 ￥20
湍流模型采用LES模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。
積鼎科技專訪：深化產學研合作，拓展流體仿真在過程工程領域應用
此外，公司與中國科學院過程工程研究所一直保持緊密的合作，自研產品已經和過程工程所的多款產品進行耦合，例如，過程所的能量最小多尺度EMMS曳力模型與VirtualFlow軟件的耦合，通過仿真和驗證來持續改進EMMS曳力模型的用戶體驗，提升軟件在實際項目中的計算精度和應用效率。EMMS模型過往主要依賴于與國外商業軟件的耦合，而此次是與國產工業軟件的首次結合，這一突破構建了一個全面的國產化優勢體系，為國內的眾多企業開辟了更豐富的應用場景；另外，VirtualFlow可適配高性能格子玻爾茲曼多相流仿真軟件LMFD求解器，可提供基于LBM方法和GPU加速的氣固兩相流仿真能力。
記者：VirtualFlow是積鼎科技的核心產品之一，請介紹軟件在過程工程領域的典型應用以及所起到的作用。
傅彥國：過程工程行業具有綜合性大、系統性強和復雜性高等特色，涉及多個學科和領域的知識。CFD仿真的難點則在于處理復雜流動現象、精確描述流體特性以及確保數值穩定性和精度。由積鼎自研的CFD軟件VirtualFlow在過程工程領域積累了廣泛的應用，包括非牛頓流體仿真、顆粒流動仿真及化工反應釜等20多個實際應用場景。
以Virtualflow軟件與過程工程所EMMS模型耦合為例，使VirtualFlow能夠捕捉介于宏觀和微觀之間的現象，在氣固流化床的仿真應用中，能夠更好的捕捉瞬時顆粒速度和分布。同時也優化了計算算法，使計算量降低了100%，計算效率提高了100%，相比國外商軟提高了仿真的精度和準確性。
在吹塑流體分析方面，VirtualFlow也表現出較強的應用能力。
展開 基于comsol兩相流固耦合的泡泡撞擊平板仿真 ￥760
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</div><p><br></p><p>1、采用軸對稱模型建模</p><p>2、繪制幾何，繪制兩個矩形和一個圓形</p><p>3、分別分配 Oil、water、平板材質</p><p>4、設置層流，設置重力場</p><p>5、設置水平集，為流場分配好不同材質，Oil和water</p><p>6、設置固體力學，對平板設置單邊固定</p><p>7、設置流固耦合、兩相流水平集、潤濕壁等多物理場</p><p>8、設置好網格</p><p>9、設置好求解器和瞬態時間</p><p>10、對結果進行后處理，并展示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201906/0d964259a2a14d9aacf60fe5dca148f6.png"></p><p><strong>模型文件在附件中，需要的可以下載，謝謝。</strong></p><p> </p><p><br></p><p> </p><p> </p>
展開 #253 FLUENT案例-離心泵固液兩相流和空化仿真
三、固液兩相流仿真基本設置
1.穩態計算
固液兩相時，考慮重力。
作空化仿真時，不用考慮。
2.設置湍流模型
使用標準KE湍流模型。
3.設置兩相材料
此處設置為水和作為擬流體的沙。
4.使用歐拉兩相流模型
并將上述兩相材質分別賦到兩相成分上。
5.設置動域轉速320r/min
6.設置葉片轉速
使用相對速度，相對所在域的轉速為0r/min.
7.設置入口條件
8.設置出口條件
9.設置交界面
10.初始化后開始計算
11.空化仿真基本設置
進行空化仿真時，多相流模型需要使用Mixture模型；
需要添加氣相材料。并定義液相到氣相的空化效應；
四、基本結果
1.兩相流仿真結果
2.空化仿真結果
氣相分布圖
展開 
積鼎 VirtualFlow 案例 | 環路熱管相變換熱模擬，實現微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計算
同時，針對熱管內部的微小通道結構，試驗測量難度大、測試設備成本高等問題，通過相變的仿真計算，可以高精度模擬毛細力現象、蒸發器的液體沸騰換熱現象以及冷凝器的高溫蒸汽冷凝現象，準確預測氣液兩相的體積分數、介質以及壁面的溫度。
此外，通過仿真手段，有效的減少熱管設計前期的部件和整體試驗次數，研發周期縮短2/3，整體的人力成本和試驗設備成本減少一半以上。
通過一段時間的使用，客戶給予了積極的反饋：“軟件可自動生成笛卡爾網格，比Fluent等軟件節約一半以上的時間；同時，具備多種蒸發和冷凝等相變算法，能夠運用在不同的場景；軟件還可以針對不同的材料，進行多孔介質和毛細力計算，這點優于同類軟件；軟件能夠較為逼真的復現熱管相變冷卻的整個流程和現象，達到國際主流cfd軟件的計算精度。”
方案總結
本軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現象及趨勢，并與理論計算比較驗證。以用戶提供的某型熱管物理參數為輸入，可以仿真計算該型熱管隨著功率變化的瞬態溫度變化趨勢，仿真獲得的結果與用戶提供的實驗結果相比較，趨勢一致。
相變和瞬態計算的精度和收斂性，一直以來都是流體仿真的難點。本軟件通過算法和工程實踐相結合，可以高精度的模擬環路熱管中吸液芯的毛細現象、蒸發冷凝等相變過程，填補國產軟件在這個領域的空白，同時計算精度和效率比肩國外主流軟件。
基于軟件在沸騰換熱、冷凝換熱和毛細力現象等方面有高精度的預測能力，所以可以在化工、核電、汽車、電子電器、生物等相變換熱場景較多的行業進行推廣應用。
展開 氣動仿真助推渦軸發動機型號研制全面加速
圖5 RAN-S與LES仿真結果對比
多相流仿真
渦軸發動機在復雜環境使用中，其真實流動還包括氣/固、氣/液、氣/液/固等多相流動。典型的包括粒子分離器沙石分離、發動機進氣結冰、吞水以及滑油潤滑系統內部的空氣/滑油等多相流。動研所的研究經驗表明：高保真或高精度的多相流仿真工作在加速設計方案迭代、改進和優化結構、確保試驗驗證的成功等方面作用巨大。
粒子分離器氣/固兩相流仿真
粒子分離器的主要功能是避免沙石被渦軸發動機吸入，以減少對發動機葉片的撞擊、磨蝕和對渦輪冷卻通道的堵塞，避免發動機性能的衰減和故障的發生，在渦軸發動機上被廣泛應用。目前針對粒子分離器的穩態三維流動問題，動研所通過采用基于拉格朗日粒子追蹤原理的仿真方法，開展了大量的氣固兩相耦合仿真，模擬了粒子分離器內的分叉流動現象（如圖6所示），并結合試驗進行了沙石模型的修正，提高了仿真精度，其分離效率的仿真預測精度已在5%以內，基本滿足了工程需要。在此基礎上，動研所已實現了粗沙分離效率不低于90%、細沙分離效率不低于80%、總壓損失小于2.5%的粒子分離器的研發與驗證，為渦軸發動機的安全運轉提供了切實保障。
圖6 粒子分離器內部沙粒運動軌跡仿真
防/結冰設計的氣/液及液固相變仿真
結冰作為航空器上的常見現象，給飛行器的安全帶來了極大隱患。
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