兩相流
關注創建者：煩 創建時間：2017-02-16
兩相流的視頻教程
兩相流的實例教程
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。這種模型在處理氣液充分混合、相間差異較小的情況時，具有計算效率高、結果準確的優點。
而對于離散相流體問題，軟件采用歐拉 - 拉格朗日模型。
展開 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。
挑戰/需求
芯片功率密度不斷升高，散熱成為瓶頸。兩相散熱憑借超高換熱能力，成為關鍵技術方案之一。目前在通訊電子產品中，熱管、VC、3DVC等利用工質蒸發冷凝兩相流動進行高效換熱的散熱部件的應用越來越廣泛，形態越來越復雜，為了得到性能更佳的散熱器，需要對氣液流動和換熱的現象和機理有更深的了解，仿真正向設計的重要性因此凸顯。
展開 兩相流：通常把含有大量固體或液體顆粒的氣體或液體流動稱為兩相流；其中含有多種尺寸組顆粒群為一個“相”，氣體或液體為另一“相”，由此就有氣—液，氣—固，液—固等兩相流之分。
兩相流的研究：對兩相流的研究有兩種不同的觀點：一是把流體作為連續介質，而把顆粒群作為離散體系；而另一是除了把流體作為連續介質外，還把顆粒群當作擬連續介質或擬流體。
引入兩種坐標系：即拉格朗日坐標和歐拉坐標，以變形前的初始坐標為自變量稱為拉格朗日Langrangian 坐標或物質坐標；以變形后瞬時坐標為自變量稱為歐拉Eulerian 坐標或空間坐標。
離散相模型
FLUENT在求解連續相的輸運方程的同時，在拉格朗日坐標下模擬流場中離散相的第二相；
? 離散相模型解決的問題：煤粉燃燒、顆粒分離、噴霧干燥、液體燃料的燃燒等；
? 應用范圍：FLUENT中的離散相模型假定第二相體積分數一般說來要小于10-12%（但顆粒質量承載率可以大于10-12%，即可模擬離散相質量流率等/大于連續相的流動）；不適用于模擬在連續相中無限期懸浮的顆粒流問題，包括：攪拌釜、流化床等；
? 顆粒-顆粒之間的相互作用、顆粒體積分數對連續相的影響未考慮；
? 湍流中顆粒處理的兩種模型：Stochastic Tracking，應用隨機方法來考慮瞬時湍流速度對顆粒軌道的影響；Cloud Tracking，運用統計方法來跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴散。
展開 ? 圖 3 不同分辨率的網格進行計算結果
3.2 兩相流驗證案例
采用長度為0.1m的一維模型對兩相流模型進行驗證，分別初始化不同的相含率，從0至1.0，描述從單相氣體過渡到單相液體的現象，預測兩相流的聲速。在一端設置初始化壓力脈動的振幅為1000Pa，記錄壓力波傳遞到另一端的時間，計算聲速。該計算將區域離散成64個網格。氣相為蒸汽，并假設為理想氣體，分子量為18g/mol，熱容比為1.2675。液相采用Tait狀態方程描述。系統壓力為1bar，初始溫度為400K。
混合兩相的聲速計算公式采用Wallis公式，如下所示：
不同相含率條件下出口端的壓力信號計算結果如圖4所示，將聲速計算結果與理論值進行對比，誤差小于3%，見表1。
? 圖4 不同相含率條件下出口端的壓力信號計算結果
? 表1 聲速計算結果與理論值
4. 縮擴噴嘴的臨界流
噴嘴內的飽和兩相流是一個非常復雜的問題。噴嘴內因壓力的突然降低，導致飽和溫度隨之降低，發生蒸發相變。
展開 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！
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但在小開度下，制冷劑流經電子膨脹閥時會因節流產生兩相流，氣相的形成與潰滅會產生噪聲。本研究通過 Ansys Fluent 數值分析，探究不同開度下制冷劑進入閥內的空化特性，以闡明電子膨脹閥流動誘導噪聲的產生原因。為此設計了帶閥芯凹槽結構的電子膨脹閥，并對閥門流動噪聲進行實驗對比分析。
：?上海新國際博覽中心?（浦東新區龍陽路2345號）
?同期活動?：2026第17屆上海國際熱管理材料高新技術博覽會
主辦與承辦單位
?主辦單位?：
第17屆上海導熱散熱展組委會
博寒展覽(上海)有限公司
?承辦單位?：深圳勵悅展覽有限公司
?鳴謝單位?：國家超算深圳中心
展品范圍
?液冷技術?：冷板式、浸沒式（單相/兩相）、噴淋式、兩相流泵送冷卻等
2026蘇州國際液冷散熱技術展會11天前
冷板式
、
浸沒式
、
噴淋式
液冷技術，以及
兩相流冷卻技術
熱物性測量設備等；
加工設備：
壓延機、涂布機、分條機、模切機、復卷機、切片機;切卷機;分切機、精密裁切機、自動化分條機、導熱材料生產設備、數控卷材裁切設備 ,數控機床設備、自動化生產線和熱傳實驗室、整套工藝及定制設備等；等
熱設計：
熱仿真模擬/熱設計軟件
數據中心液冷散熱技術展區：
液冷數據中心運維實踐案例；冷板式液冷傳熱強化技術、浸沒式液冷傳熱強化技術、兩相流
█展品范圍：
1、液冷數據中心運維實踐案例、冷板式液冷傳熱強化技術、浸沒式液冷傳熱強化技術、噴淋式液冷技術、兩相流（泵送）冷卻技術、數據中心液冷系統熱仿真、浸沒式液冷材料兼容性、快速連接器技術、電子氟化液、電子冷卻液、制冷劑、液冷散熱模組、液冷系統設計、液冷材料、液冷部件、漏液檢測技術、智能流體分配技術、智能溫度監控技術；
2 、數據中心的應用：模塊化數據中心、數據云箱、機房解決方案、蓄電池
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。
Ansys主任應用工程師
基于Ansys Fluent的油冷電機多物理場耦合仿真應用實踐
崔海川
東風汽車集團股份有限公司研發總院 主管工程師
電驅系統關鍵部件的多物理場熱仿真與智能優化設計
郭志敏
博世（中國）投資有限公司 研發科學家
氣液兩相流仿真技術研究與應用實踐
Ansys主任應用工程師
基于Ansys Fluent的油冷電機多物理場耦合仿真應用實踐
崔海川
東風汽車集團股份有限公司研發總院 主管工程師
電驅系統關鍵部件的多物理場熱仿真與智能優化設計
郭志敏
博世（中國）投資有限公司 研發科學家
氣液兩相流仿真技術研究與應用實踐
文丘里混合器的混合性流場模擬8個月前
混合后的氣液兩相流隨后進入直管段，在此繼續進行反應過程。為確保漿液在直管段進口處具備良好的反應條件，關鍵是要保證漿液粒子在進入直管段時分布足夠均勻，即粒子濃度場和速度場在流通截面上實現均質化。為此，本項目擬采用計算流體力學（CFD）數值仿真方法，對包括彎頭、文丘里段、錐段及噴槍射流在內的復雜粒子氣流兩相流場進行精細模擬與分析。
積鼎科技依托 VirtualFlow 數值計算仿真平臺，運用先進數值模擬方法，可開展氣液兩相流多相動力學及其特性的數值模擬研究。在眾多工程應用中，高密度和高粘度比的多相流發揮著關鍵作用，然而，對這類流動進行穩健且準確模擬的方法仍有待完善。本文針對工業界廣泛應用的兩款多相流數值計算（CMFD）軟件 —— 國外商軟與積鼎科技的 VirtualFlow，在狹小管道兩相流仿真預報方面展開全面對比。
