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氣液兩相混合設備（如生物反應器） 設計中的難點 ‐ 設備在放大和縮小過程中，了解性能的變化 ‐ 了解氣體停留時間，氣含率的分布 ‐ 防止氣體短路 ‐ 傳質速率預測 ‐ 防止渦流形成 ‐ 限制剪切速率 Ansys技術方案 ‐ ANSYS CFD仿真可以進行穩態、瞬態、氣液兩相的仿真，

多相流多相流是指同時出現兩個或多個不同熱力學相態的流動。這些相可能是氣體、液體或固體，并且具有相同或不同的成分，例如水/水蒸汽流動，油/水流動或液-固懸浮液。多相流通常分為兩相流和三相流，盡管更復雜的系統可能包含更多相。

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。

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. 解決方案及優勢 主要算法和計算流程軟件具備在含有不凝性氣體的工質中計算蒸發及冷凝相變的能力，適用于蒸發器、冷凝器等存在不凝性氣體的設備的相變計算。

二、多相流模型簡介（一）歐拉-歐拉體系將每一相都視為連續介質，適用于相間相互作用強烈，顆粒尺寸小、濃度高的情況。例如在氣液兩相的鼓泡塔反應器中，氣體以氣泡的形式大量分散在液體中，此時可以將氣液兩相都視為連續介質，因為氣泡之間相互交錯，液體也充滿整個空間。曳力是相間動量傳遞的主要方式，模型通過曳力項來耦合各相的動量方程。

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。

，空氣是一相，研究霧化顆粒在空氣中的流動及分布，FLUENT提供了豐富的離散相仿真能力； 自由表面流：屬于多相流分析，比如液體在容器中的晃動分析，一相是液體，一相是空氣，研究交界面，也就是液面的運動問題，FLUENT和CFX都可以做； 傳熱：流體之間的換熱問題，比如化工上的換熱器，冷流體流過熱流體實現熱交換； 電子產品冷卻：ANSYS有專門的分析軟件Icepak來對電子產品散熱分析進行分析

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。

每個模塊都結合實際工業場景，介紹特定機器或工藝的工程原理、幾何建模、網格劃分策略、求解器配置及仿真設置。 您將掌握用于處理移動和變形邊界的動網格技術，用于模擬復雜液體和顆粒懸浮液的歐拉及離散相多相流仿真，以及在真實案例研究中應用的湍流模型（如 k-epsilon、k-omega RNG）、共軛傳熱和非穩態（瞬態）分析。

整機仿真結果顯示，隨著熱流密度的增高，冷凝器中的液體體積先減后增，這一結果與實際物理現象相符，充分驗證了軟件的準確性和可靠性。蒸發器內各統計量隨時間的變化：a)相變速率；b)液體/氣體總體積；c)質量流量（三）解決方案優勢VirtualFlow軟件在熱管領域的應用具有諸多獨特優勢。

“液體火箭發動機噴管仿真模型研究”一文以典型的液體火箭發動機（3kN空間發動機，120噸級液氧煤油發動機，260噸級液氧煤油發動機）噴管為例，深入討論氣體模型、化學反應模型等因素對仿真結果的影響，并進一步厘清影響噴管性能的物理因素。

在雙向 VOF 到 DPM 到 EWF 模型中， 落在自由液體表面上的 DPM 粒子轉變回 VOF 公式，質點粒子被網格解析的 VOF 液體取代。使用 2021 年推出的雙向 VOF-to-DPM-to-EWF 功能有效地模擬多相流的分解、匯集和稀化。

仿真分析軟件中ANSYS絕對占據了統治地位，幾十年的驗證充分說明了他的重要性，至于其他軟件可以作為研究可以了解一下。

西安交通大學博士，2018年加入Ansys，側重于多相流領域，有著豐富的仿真經驗，主要負責能源，石油化工等領域的支持。

Bubble-Pro光纖探針氣泡行為測量儀</strong></p><p>Bubble-Pro 光纖探針可精準測量多相流（氣體為離散相、液體為連續相）局部氣含率、氣泡速率和氣泡弦長等氣泡行為。其硬件設備具有耐高溫、高壓、有機溶劑、信號強度大、靈敏度高、探針體積小等特色；軟件具有采樣程序易操作，可自動對采樣通道及采樣數據量進行調整，氣泡識別靈敏等特色。

幸運的是，Level-set方法作為一種有效的界面捕捉技術，為多相流的數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的VirtualFlow軟件，正是基于這種先進方法的專業多相流仿真軟件。

2、TankSim此應用是與江蘇物流裝備企業合作，針對其罐箱運輸過程中，箱內液體晃動情況及液體沖擊對箱壁結構損傷等實際場景，開發定制化仿真APP，實現兩相流及流固耦合的聯合仿真。3、WTSim此應用是與風電整機企業合作，針對風場風力機在非定常入流情況下，整機流場及受力分布情況，開發定制化仿真APP，實現從網格劃分到后處理的全流程仿真作業。

二、CFD 仿真，解析流場，筑牢設計根基CFD 技術的核心價值，在于通過數值求解 Navier-Stokes 方程，結合湍流模型、多相流模型及傳熱傳質模型，精準復現流化床內流體相的動態行為。在石油石化場景中，CFD 能夠清晰呈現床內氣體速度場、壓力場、溫度場與濃度場的分布特征，為宏觀設計優化提供數據支撐。在催化裂化流化床反應器設計中，氣體分布均勻性直接決定反應效率。

華東理工大學依托 Ansys Fluent 仿真平臺，耦合多相流模型與群體平衡模型，精準模擬旋流場中氣泡破碎、聚并動態及傳質規律，快速迭代優化射流口尺寸、旋流腔高度等關鍵參數。仿真結果與實驗高度吻合，最終實現硫化氫脫除效率 75.7%，體積傳質系數較傳統設備提升 5-13 倍，大幅縮短工業氣液分離設備的研發周期與試錯成本。