多相流模型和离散相模型的区别

多相流模型和离散相模型的区别两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其 中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一 “相”由此就有气一 液，气一固，液一固等两相流之分。两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介 质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒 群当作拟连续介质或拟流体。引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变 量称为拉格朗日Langrangian坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为 欧拉Eulerian坐标或空间坐标。离散相模型FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离 散相的第二相；离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧 等；应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于 10-12% （但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于 连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅 拌釜、流化床等；颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时 湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一 平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均 轨道”多相流模型FLUENT中提供的模型：VOF 模型(Volume of Fluid Model)混合模型(Mixture Model)欧拉模型(Eulerian Model)VOF 模型(Volume of Fluid Model)VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算 的每个控制容积中第一相的体积含量为a 1，如果a 1=0，表示该控制容积中不含 第一相，如果a 1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<a 1<1，表示 该控制容积中有两相交界面；VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法 占内存小，是一种简单而有效的方法。混合模型(Mixture Model)用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的 概念，允许相以不同的速度运动；用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相 流和各相以相同速度运动的多相流；缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。欧拉模型(Eulerian Model)欧拉模型指的是欧拉一欧拉模型；把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温 度和密度，这些流体其存在在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相 互间有滑移;颗粒群与气体有相互作用，并且颗粒与颗粒之间相互作用，颗粒群紊流输运 取决于与气相间的相互作用而不是颗粒间的相互作用；各颗粒相在空间中有连续的速度、温度及体积分数分布。几种多相流模型的选择VOF模型适合于分层流动或自由表面流；Mixture和Eulerian模型适合于流动中有混合或分离，或者离散相的体积份 额超过10% 12%的情况。Mixture模型和Eulerian模型区别如果离散相在计算域分布较广，采用Mixture模型；如果离散相只集中在一部分，使用Eulerian模型；当考虑计算域内的interphase drag laws时，Eulerian模型通常比Mixture模 型能给出更精确的结果；从计算时间和计算精度上考虑。