第20章 通用多相流模型

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1、第二十章通用多相流模型本章讨论了在FLUENT中可用的通用的多相流模型。第18章提供了多相流模型的简要介绍。第19章讨论了Lagrangian离散相模型，第21章讲述了FLUENT中的凝固和熔化模型。20.1选择通用多相流模型（ChoosingaGeneralMultiphaseModel）20.2VOF模型(VolumeofFluid(VOF)Model)20.3混合模型(MixtureModel)20.4欧拉模型(EulerianModel)20.5气穴影响(CavityEffects)20.

2、6设置通用多相流问题(SettingUpaGeneralMultiphaseProblem)20.7通用多相流问题求解策略(SolutionStrategiesforGeneralMultiphaseProblems)20.8通用多相流问题后处理(PostprocessingforGeneralMultiphaseProblems)20.1选择通用的多相流模型（ChoosingaGeneralMultiphaseModel）正如在Section18.4中讨论过的，VOF模型适合于分层的或自由表面流

3、，而mixture和Eulerian模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的volumefraction超过10%的情形。（流动中分散相的volumefraction小于或等于10%时可使用第19章讨论过的离散相模型）。为了在mixture模型和Eulerian模型之间作出选择，除了Section18.4中详细的指导外，你还应考虑以下几点：★如果分散相有着宽广的分布，mixture模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分，你应当使用Eulerian模型。★如果应用于你的系统的相间曳力规律

4、是可利用的（eitherwithinFLUENTorthroughauser-definedfunction），Eulerian模型通常比mixture模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的，mixture模型可能是更好的选择。★如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题，mixture模型可能是更好的选择，因为它比Eulerian模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要，Eulerian模型是更好的选择。但是请记住，复杂的Eulerian模型比mi

5、xture模型的计算稳定性要差。三种模型概要的讲述，包括它们各自的局限，在Sections20.1.1，20.1.2，20.1.3中给出。三种模型详细的讲述在Sections20.2,20.3和20.4中给出。20.1.1VOF模型的概述及局限(OverviewandLimitationsoftheVOFModel)概述（Overview）VOF模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volumefraction来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测，jetbreakup、

6、流体中大泡的运动（themotionoflargebubblesinaliquid）、themotionofliquidafteradambreak和气液界面的稳态和瞬态处理（thesteadyortransienttrackingofanyliquid-gasinterface）。局限（limitations）下面的一些限制应用于FLUENT中的VOF模型：★你必须使用segregatedsolver.VOF模型不能用于coupledsolvers.★所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合

7、；VOF模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。★只有一相是可压缩的。64★Streamwiseperiodicflow(eitherspecifiedmassflowrateorspecifiedpressuredrop)cannotbemodeledwhentheVOFmodelisused.★SpeciesmixingandreactingflowcannotbemodeledwhentheVOFmodelisused.★大涡模拟紊流模型不能用于VOF模型。★二阶隐式的time-s

8、tepping公式不能用于VOF模型。★VOF模型不能用于无粘流。★TheshellconductionmodelforwallscannotbeusedwiththeVOFmodel.稳态和瞬态的 VOF计算在FLUENT中VOF公式通常用于计算时间依赖解，但是对于只关心稳态解的问题，它也可以执行稳态计算。稳态VOF计算是敏感的只有当你的解是独立于初始时间并且对于单相有明显的流入边界。例如，由于在旋转的杯子中自由表面的形状依赖于流体的出事水平，这样的问题必须使用time-depe