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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。

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。

CFD運用MIXTURE模擬氣液兩相流作用，mixture模型共用一套動量方程，求解混合相，可以相互融合，相與相之間存在速度差。1、建模，打開DM。2、調整單位為mm。3、點擊繪圖，選擇矩形。4、點擊測量，輸入圖中數據。

FVM計算方法Particleworks中氣體-液體兩相流計算，可以選擇3種計算方法：PISO瞬態計算、SIMPLE穩態計算、SIMPLE-PISO穩態到瞬態的連續計算。并且氣體的平流方案可以選一階Upwind、二階Linear Upwind兩種方案。兩相流耦合類型針對實際中不同的問題模型，考慮氣體與流體之間的耦合關系。

1、建模，選擇DM。2、調整單位為毫米。3、選擇繪圖，選擇矩形繪制。4、繪制完成后，對矩形進行標注長度，以更改我們所需要的數據，選擇Dimensions，對長寬進行標注。（H=30mm，V=60mm）5、選擇修改（Modify），對兩條線進行分割。

這樣可以詳細地分析氣泡在液體中的運動、碰撞、合并等過程，為深入研究氣液兩相流的微觀機制提供了有力工具。

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因此，本文簡化物理模型，取霧化腔軸向距離噴嘴出口0.07m 之后的部分進行模擬計算，并分區進行結構化網格劃分，如圖7，采用歐拉兩相流和稠密離散相模型(DDPM)[15]進行計算，同時假設氣液兩相冷媒分液過程和外界是絕熱的。在上述條件下，建立分液過程的數學模型。

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。

反之，兩相流模型的計算域內充滿了粒子，體積守恒和Shepard coeff=1更容易保證。 考慮 Windage 效應的時候，必須采用氣-液兩相流，否則空氣的摩擦、輸運效果無法仿真。比如下面這個3000RPM單齒輪的例子，初始液位低于齒輪的最低點。由于齒輪旋轉帶動了空氣，從而液面產生晃動。

用戶可以為每一相分別選擇多種的液體和氣體組分，如下圖所示為含有兩種液體組分和三種氣體組分的氣液混合物。輸運特性的混合規則分別應用于各個相，在液-氣混合物的情況中，在確定液-氣混合物的輸運特性時還會額外考慮附加的液-氣混合規則。混合物的質量分數可以在邊界條件中指定，流體組分的列表包含了混合物的所有成分。

其可用于模擬吸液芯的毛細現象、蒸發管的沸騰、冷凝器的冷凝等復雜現象，解決熱管試驗參數不易測量和試驗成本高等問題。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，并能與理論計算比較驗證。2.

多相流通常包括氣-液、液-液、液-固、氣-固、氣-液-液、氣-液-固或氣-液-液-固混合物的流動。本系列文章主要討論氣-液和液-液混合物的建模與仿真，并簡單介紹固-氣和固-液混合物仿真。此外，我們還將介紹 COMSOL 軟件的CFD 模塊和微流體模塊中的一些案例模型和仿真策略。 不同尺度的多相流仿真 通過數值仿真可以研究不同尺度的多相流。

液霧特性對于燃燒室流場組織以及發動機性能至關重要，如燃氣溫度、空間分布均勻性等，都直接影響發動機比沖或者推力。 不同于單一流體構成的單相流動，噴霧流場屬于氣液兩相流，描述該流動體系的參數更豐富。其中空氣、可燃混氣和燃氣等介質符合連續介質假設，稱為連續相；而分散的液滴，屬于離散相，不遵循連續介質假設。

兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。

它具備氣液兩相模型，能夠模擬微納米尺度如空隙尺度的多孔介質、微納結構等吸液芯的毛細潤濕和蒸發過程，預測毛細能力及蒸發換熱性能。 支持在微通道納米尺度中計算兩相相變，可用于表面凝結和核態沸騰的相變過程計算，以及計算在相變過程中的換熱情況。 軟件支持熱限制模型與RPI壁面沸騰模型，并開發有先進的的壁面冷凝模型，可根據此對池沸騰、大空間冷凝相變、壁面相變等進行數值模擬。

ECT和ERT技術都可以用于監測管道內多相流的流動狀況，如氣液兩相流、液固兩相流等。通過測量管道周圍或內部的電學參數變化，可以實時獲取流體中不同相的分布情況、流動穩定性等信息，為管道的安全運行和流程優化提供重要數據支持。2. 反應器內部監測在化工生產過程中，反應器是發生化學反應的核心設備。ECT和ERT技術可用于監測反應器內部多相流的混合狀態、反應物的分布以及反應進度的變化。

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。目前，防/結冰設計分析涉及兩相流、相變、傳熱傳質過程，技術難度大；冰風洞試驗成本高、周期長，給防冰系統設計及驗證造成了較大困難。