多相流耦合模擬的案例
非牛頓流體多相流模擬
如下論文，雙歐拉模型
多相流模擬仿真在核電領(lǐng)域的應(yīng)用及展望
這些方法和算法能夠更好地處理多相流模型中的復(fù)雜方程組和大規(guī)模計(jì)算問(wèn)題，加快模擬過(guò)程，提高模擬結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)據(jù)支持：實(shí)驗(yàn)研究在多相流模型的發(fā)展和應(yīng)用中起著重要的驗(yàn)證和支持作用。通過(guò)開(kāi)展各種多相流實(shí)驗(yàn)，如核反應(yīng)堆熱工水力實(shí)驗(yàn)、多相流流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)、事故工況模擬實(shí)驗(yàn)等，獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于驗(yàn)證和校準(zhǔn)多相流模型，為模型的改進(jìn)和完善提供依據(jù)。
多物理場(chǎng)耦合模擬：在核電領(lǐng)域，多相流現(xiàn)象往往與其他物理場(chǎng)相互耦合，如中子學(xué)場(chǎng)、結(jié)構(gòu)力學(xué)場(chǎng)、電磁場(chǎng)等。因此，開(kāi)展多物理場(chǎng)耦合模擬成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。通過(guò)建立多物理場(chǎng)耦合模型，能夠更全面、準(zhǔn)確地模擬核反應(yīng)堆內(nèi)的復(fù)雜物理過(guò)程，為核電站的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和安全分析提供更有力的支持。
五、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)
模型精度與可靠性提升：隨著對(duì)核電安全要求的不斷提高，多相流模型需要進(jìn)一步提高模擬精度和可靠性，更準(zhǔn)確地描述多相流現(xiàn)象中的各種物理過(guò)程和相互作用機(jī)制。這需要在模型的理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值計(jì)算等方面進(jìn)行更深入的研究和改進(jìn)。
多物理場(chǎng)耦合模擬的深化：未來(lái)，多物理場(chǎng)耦合模擬將在核電領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。如何更有效地實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)之間的耦合，提高耦合模擬的效率和精度，是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)多物理場(chǎng)耦合現(xiàn)象的理解和認(rèn)識(shí)，建立更完善的多物理場(chǎng)耦合模型和方法。
高參數(shù)、復(fù)雜幾何條件下的模擬：隨著核反應(yīng)堆技術(shù)的不斷發(fā)展，如高溫氣冷堆、快中子反應(yīng)堆等新型堆型的研發(fā)，多相流模型需要能夠適應(yīng)高參數(shù)、復(fù)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(fù)雜的流道幾何形狀時(shí)，具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
圖 6 超臨界工質(zhì)流動(dòng)換熱模擬
人工智能的應(yīng)用：人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在近年來(lái)取得了快速發(fā)展，在多相流模擬領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
展開(kāi) 埋地管道泄漏爆炸的多相流模擬 ￥2000
在fluent中模擬（二維）埋地管道發(fā)生泄漏后，氣體通過(guò)土壤擴(kuò)散到空氣中，遇火源發(fā)生爆炸。主要結(jié)果是分析氣體的多相流（產(chǎn)生的熱輻射和超壓），不考慮對(duì)管道和土壤的破壞。
常頂揮發(fā)線的露點(diǎn)腐蝕與多相流模擬
圖3 pH值-溫度-腐蝕速率的關(guān)系
2.2.3 邊界條件及計(jì)算格式
基于Fluent對(duì)常頂揮發(fā)線管道內(nèi)的注水酸性腐蝕問(wèn)題進(jìn)行多相流CFD模擬。計(jì)算模型入口采用速度入口，氣相入口速度通過(guò)對(duì)應(yīng)的體積流量和管徑換算得到，注水入口速度采用多工況進(jìn)行計(jì)算，出口采用壓力出口。壓力-速度耦合采用Coupled格式，提高計(jì)算穩(wěn)定性；相含率方程通過(guò)QUICK格式離散，其它方程采用二階迎風(fēng)格式離散。
對(duì)所建立的模型進(jìn)行流體力學(xué)的計(jì)算和結(jié)果分析，步驟如下：
網(wǎng)格劃分
對(duì)已生成的模型采用自由剖分四邊形網(wǎng)格劃分，管道與直管連接區(qū)域、水跌落區(qū)域以及壁面邊界區(qū)域網(wǎng)格需要細(xì)化
求解器設(shè)置
采用瞬態(tài)求解器進(jìn)行求解
設(shè)置精度要求為0.001
后處理
直接通過(guò)軟件后處理功能獲得所需要的數(shù)據(jù)和圖像
由于計(jì)算為瞬態(tài)結(jié)果，部分?jǐn)?shù)據(jù)需要進(jìn)行時(shí)間平均處理
2.2.4 注水工況介紹
共進(jìn)行了三種注水入口速度和三種液相粒徑對(duì)應(yīng)注水工況下的多相流模擬，其中考慮到注水流量與入口速度變化規(guī)律一致，故均由注水入口速度來(lái)表征，而液滴粒徑的變化主要是受注水口噴頭結(jié)構(gòu)的影響。
展開(kāi) 
PipePhase?－穩(wěn)態(tài)多相流模擬器
PipePhase?－穩(wěn)態(tài)多相流模擬器
PipePhase是用于油氣生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和管道傳輸、分布系統(tǒng)計(jì)算的嚴(yán)格的穩(wěn)態(tài)多相流模擬器，其前身是1970 年代由雪弗龍（Chevron）公司開(kāi)發(fā)的多相流模擬軟件，SimSci于1980年將其商業(yè)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(guān)鍵參數(shù)的靈敏度分析，到整個(gè)油氣田跨年度設(shè)施規(guī)劃的分析等各種工作。同時(shí)，通過(guò)對(duì)井下和井筒特征與地面設(shè)施進(jìn)行集成，PipePhase成為全面生產(chǎn)分析工具的終結(jié)者。
PipePhase整合了現(xiàn)代油氣生產(chǎn)方法和軟件分析技術(shù)，形成了魯棒的、高效的油田設(shè)計(jì)和規(guī)劃工具。PipePhase擁有詳盡的物性數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎn)和設(shè)計(jì)公司首選的解決方案。
展開(kāi) 流體仿真軟件VirtualFlow：Level-set在多相流模擬中的應(yīng)用
在當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域，多相流現(xiàn)象無(wú)處不在，從石油開(kāi)采中的油氣水三相流動(dòng)到日常生活中簡(jiǎn)單的水流注水過(guò)程，都涉及到復(fù)雜的多相流行為。準(zhǔn)確地模擬和分析這些多相流的流動(dòng)行為，對(duì)于優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、提高生產(chǎn)效率以及保障安全運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。
然而，傳統(tǒng)的單相流模擬方法顯然無(wú)法滿足多相流問(wèn)題的需求，因?yàn)?em>多相流涉及到不同相之間的復(fù)雜界面相互作用、相間傳熱傳質(zhì)以及拓?fù)渥兓痊F(xiàn)象。幸運(yùn)的是，Level-set方法作為一種有效的界面捕捉技術(shù)，為多相流的數(shù)值模擬提供了一種有力的工具，而上海積鼎信息科技有限公司自主研發(fā)的VirtualFlow軟件，正是基于這種先進(jìn)方法的專業(yè)多相流仿真軟件。
1 Level-set模型介紹
1.1 基本原理
界面追蹤方法通常用于兩種或多種不互溶流體的自由界面流動(dòng)（可以是液-液或者氣-液體系），流體之間由清晰的界面分隔，并且界面隨時(shí)間變化。界面追蹤/捕捉方法是一種通過(guò)追蹤某個(gè)場(chǎng)的變化來(lái)確定和追蹤界面的方法。該方法對(duì)整個(gè)計(jì)算域求解一個(gè)輸運(yùn)方程，然后把兩相流體視作具有變化物性的單一流體。這些物性的變化通過(guò)相標(biāo)記函數(shù)x(x,t)的輸運(yùn)來(lái)考慮
1.2 特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
（1）界面捕捉能力強(qiáng) ，Level-set方法能夠自然地處理復(fù)雜的界面變形和拓?fù)渥兓缫旱蔚姆至选⒑喜⒁约皻馀莸男纬珊推屏训龋瑹o(wú)需對(duì)界面進(jìn)行顯式的參數(shù)化處理，避免了在處理復(fù)雜界面問(wèn)題時(shí)可能出現(xiàn)的網(wǎng)格扭曲和計(jì)算困難等問(wèn)題。
（2）物理量計(jì)算準(zhǔn)確，通過(guò)光滑的Level-set函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)，可以較為準(zhǔn)確地計(jì)算界面處的幾何量，如法向量、曲率等，從而能夠更精確地模擬表面張力等物理效應(yīng)，更好地反映多相流的實(shí)際物理過(guò)程。
展開(kāi) 1、多相流comsol模擬雨點(diǎn)滴落（包含層流和相場(chǎng)） ￥99
多相流comsol模擬雨點(diǎn)滴落，因模型文檔太大，請(qǐng)進(jìn)入百度網(wǎng)盤(pán)下載。
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Schlumberger.PIPESIM.2017.2.1071 x64多相流穩(wěn)態(tài)模擬軟件
Schlumberger.PIPESIM.2017.2.1071 x64多相流穩(wěn)態(tài)模擬軟件
Softbits.Flaresim.V5.2.0.1376火炬模擬
Honeywell.UniSim.Heat.Exchangers.R460.1 1CD
HONEYWELL.UniSim.Design.R451
HONEYWELL.UniSim.Flare.R451
HONEYWELL.UniSim.Pressure.Relief.System.R451
HONEYWELL.UniSim.ExchangerNet.R451
HONEYWELL.UniSim.ThermoWorkbench.R451
HONEYWELL.UniSim.Heat.Exchangers.R451
ifu.eSankey.Pro.v4.5.2.0
Intergraph.Smartplant.Review.2017.v12.00.00.0501三維工廠模型瀏覽和設(shè)計(jì)檢查
Intergraph.Smartplant.Spoolgen.2014.R1.v08.01.00.30管道深化加工設(shè)計(jì)和管理工具
Keysight.Suite.2018.Win64-SSQ
Keysight.Genesys.2018
Keysight.Iccap.2018
Keysight.Systemvue.2018
midas.NFX.2018.R1.20180719
Primavera.P6.Professional.17.7
Rhinoceros.V6.9.18239.20041
RIVERMorph.Pro.v5.2.0
NCH DreamPlan Plus v3.15 1CD
Pro-face GP-Pro EX v4.08.100
展開(kāi) Fluent-多相流-三相流-固液氣（水流對(duì)沙灘沖刷過(guò)程的數(shù)值模擬）
Fluent專家-多相流-案例8
（水流對(duì)沙灘沖刷過(guò)程的數(shù)值模擬）
wb.rar
案例簡(jiǎn)介
模型如下圖所示，本案例對(duì)水流沖刷沙灘過(guò)程的氣固液三相流進(jìn)行數(shù)值模擬，區(qū)域總長(zhǎng)度2000mm，總高度為500mm，下半部分為一個(gè)傾斜的沙子區(qū)域，水流從左上角100mm高的進(jìn)口流入，進(jìn)去區(qū)域沖刷沙子，然后從右側(cè)500mm高的出口流出。
通過(guò)模擬，可以清楚地看到水流對(duì)沙灘的沖刷過(guò)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
展開(kāi) 耦合裝藥與不耦合裝藥流固耦合模擬 ￥50
耦合裝藥結(jié)構(gòu)
不耦合裝藥結(jié)構(gòu)
耦合裝藥
不耦合裝藥
耦合裝藥
不耦合裝藥
高性能格子多相流仿真軟件LMFD2. 0發(fā)布，實(shí)現(xiàn)集“求解器-前/后處理”于一體的大規(guī)模數(shù)值模擬
軟件案例界面
結(jié)語(yǔ)
LMFD2.0的發(fā)布為多相流數(shù)值模擬技術(shù)帶來(lái)了顯著的進(jìn)步。憑借其強(qiáng)大的功能和用戶友好的設(shè)計(jì)，LMFD2.0將為科研人員和工程師提供更加高效和便捷的模擬工具，助力多相流研究和工程應(yīng)用的深入發(fā)展。
【CFD數(shù)值模擬算例】水面浮體（浮式風(fēng)電塔）與波浪的流固耦合動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬
2、波浪模擬
使用譜分析方法或其他波浪生成技術(shù)，模擬實(shí)際海洋環(huán)境中的波浪。
調(diào)整波浪參數(shù)，如波高、波長(zhǎng)、周期等，以匹配實(shí)際條件。
3、流固耦合分析
設(shè)置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，以適應(yīng)浮體的運(yùn)動(dòng)。
應(yīng)用合適的數(shù)值方法，如有限元法(FEM)或有限體積法(FVM)，解決流固耦合方程。
4、動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算
求解浮體的運(yùn)動(dòng)方程，得到其位置、速度和加速度隨時(shí)間的變化。
分析浮體的動(dòng)力響應(yīng)，包括振幅、頻率和響應(yīng)譜等。
5、結(jié)果可視化與驗(yàn)證
使用可視化工具，展示浮體的運(yùn)動(dòng)軌跡、波浪形態(tài)和流體動(dòng)力變化。
通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其他可靠來(lái)源的對(duì)比，驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
6、參數(shù)化與優(yōu)化
改變浮體的幾何參數(shù)、材料屬性或運(yùn)行條件，觀察其對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響。
基于數(shù)值模擬結(jié)果，提出浮式風(fēng)電塔設(shè)計(jì)的優(yōu)化建議。
7、模擬報(bào)告與文檔
編寫(xiě)詳細(xì)的模擬報(bào)告，記錄模型設(shè)置、方法、結(jié)果和結(jié)論。
整理相關(guān)的文檔和腳本，確保模擬過(guò)程可重復(fù)和可追溯。
通過(guò)這些步驟，可以對(duì)水面浮體（如浮式風(fēng)電塔）與波浪的流固耦合動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值模擬，以支持工程設(shè)計(jì)和決策。
文章內(nèi)容轉(zhuǎn)自：“云數(shù)仿真”公眾號(hào)
展開(kāi) 在求解多物理場(chǎng)模型時(shí)，你應(yīng)該選擇全耦合還是分步求解？ 附多物理場(chǎng)耦合模型及數(shù)值模擬導(dǎo)論下載
直接與迭代線性方程組求解器
無(wú)論采用全耦合方法還是分離方法，每次迭代中都會(huì)求解線性方程組。軟件為求解線性方程組提供兩類算法：
直接和迭代求解器。
直接求解器具有最穩(wěn)健、最通用的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是需要相對(duì)大量的內(nèi)存和時(shí)間，并且隨著問(wèn)題規(guī)模的增加，內(nèi)存需求和求解時(shí)間都會(huì)迅速增加。迭代求解器需要的內(nèi)存和時(shí)間都更少，并且隨著模型大小的增加，內(nèi)存需求和時(shí)間的增加速度比較緩慢。但是，迭代求解器的魯棒性較差，對(duì)于所謂的病態(tài)問(wèn)題，其收斂速度較慢。例如，當(dāng)材料屬性的反差非常明顯或者幾何寬高比非常大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)病態(tài)問(wèn)題。近似病態(tài)的問(wèn)題示例包括一根非常細(xì)長(zhǎng)的梁的結(jié)構(gòu)彎曲，或者材料電導(dǎo)率相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)的電流模型。
COMSOL Multiphysics 提供的“直接”求解器包括 PARDISO、MUMPS 和 SPOOLES，以及“密集矩陣求解器”。PARDISO 或 MUMPS 的求解速度可能最快，而 SPOOLES 使用的內(nèi)存可能最少。它們都應(yīng)收斂到同一個(gè)解。“密集矩陣求解器”僅適用于“邊界元法”模型。
軟件中提供許多不同類型的“迭代”求解器，每個(gè)求解器都包含多個(gè)較低級(jí)別的設(shè)置。通常建議您不要手動(dòng)選擇迭代求解器并調(diào)整這些設(shè)置。當(dāng)已知某個(gè)特定問(wèn)題適用的迭代求解器時(shí)，軟件會(huì)自動(dòng)將這一組合作為選項(xiàng)提供。
選擇直接或迭代求解器
要在“直接”或“迭代”線性方程組求解器之間進(jìn)行切換，可以轉(zhuǎn)到
全耦合特征（如果使用“全耦合”方法）或其中一個(gè)分離步驟特征（如果使用“分離”方法），并在常規(guī)欄中，將線性求解器改為其中一個(gè)可用選項(xiàng)。
“全耦合”特征中使用的迭代求解器。
“分離步驟”特征中使用的直接求解器。
下載地址：多物理場(chǎng)耦合模型及數(shù)值模擬導(dǎo)論
展開(kāi) 爆炸模擬-任意拉格朗日歐拉算法流固耦合爆破模擬附K文件
Lagrange_ERODING接觸.k
ALE_LagrangeInSolid流固耦合ELFORM11.k
Lagrange_STS接觸.k
Lagrange_SLIDING接觸.k
ALE_LagrangeInSolid流固耦合ELFORM12.k
Lagrange共節(jié)點(diǎn).k
流固耦合模擬爆破分兩種方式：
1、參照K文件——ALE_LagrangeInSolid流固耦合ELFORM12，其中元素方程式選擇12（中心單點(diǎn)積分的單一物質(zhì)材料及空白單元 的ALE 單元），主要注意炸藥單元同空網(wǎng)格單元要共節(jié)點(diǎn)，并且要在設(shè)置初始條件中設(shè)置*INITIAL_PART_VOID.材料和section與炸藥相同，炸藥可以在兩個(gè)part間自由流動(dòng)。炸藥和VOID與被爆炸物質(zhì)單元用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID連接。
2、參照K文件——ALE_LagrangeInSolid流固耦合ELFORM11，其中元素方程式選擇11（中心單點(diǎn)積分的 ALE 多物質(zhì)單元（一個(gè)單元內(nèi)可以包含多種物質(zhì)）），需要定義一個(gè)*MAT_NULL（air）EOS_LINEAR_POLYNOMIAL的part網(wǎng)格單同炸藥part共節(jié)點(diǎn)。炸藥和air與被爆炸物質(zhì)單元用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID連接。
歡迎站內(nèi)留言交流
展開(kāi) 【降落傘數(shù)值模擬】超音速降落傘流固耦合數(shù)值模擬
可利用XFlow軟件模擬流體運(yùn)動(dòng)，Abaqus軟件模擬降落傘的受力和運(yùn)動(dòng)，兩者結(jié)合來(lái)模擬真實(shí)情況下超音速降落傘的流固耦合運(yùn)動(dòng)。 下圖為數(shù)值模擬結(jié)果。
（1）當(dāng)馬赫數(shù)為1.5時(shí)，超音速降落傘流固耦合數(shù)值模擬渦量變化結(jié)果：
（2）當(dāng)馬赫數(shù)為0.3時(shí)，超音速降落傘流固耦合模擬結(jié)果流場(chǎng)變化結(jié)果：
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