ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization

自然和工程中多数流动现象都是多相的混合流动。物理上物质的相分为气相、液相和固相。但在多相流系统中相的概念意义更广泛。在多相流中,相被定义为一种对浸没其中的流体及势场有特定的惯性响应及相互作用的可分辨的物质。例如,同一种物质的不同尺寸颗粒都可以被看作不同的相,因为相同尺寸的颗粒集合对流场具有相似的动力学响应。


ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图1

多相流具有多种存在方式,以两相体系为例,可分为:气液多相体系;气固多相体系;液固多相体系;不相溶的液液体系。


FLUENT中的多相流模型    


ANSYS FLUENT 提供了丰富的多相流模型,被广泛应用于能源化工、环境工程、冶金矿山、汽车、航空航天、农业、医疗等各个行业:

•   Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)

•   Volume of Fluid model (VOF)

•   Eulerian Model

•   Mixture Model

  

DPM模型:追踪离散颗粒的运动轨迹,如喷雾干燥炉、煤粉炉、液体燃料喷雾燃烧等,颗粒喷入后,可以和连续相间进行热量、质量和动量的传递;

FLUENT中引入的DDPM模型和EDM模型,更有效的考虑了颗粒间的相互碰撞和弹性力等因素,能很好的模拟密相颗粒流。


VOF模型:直接追踪相界面,用于模拟自由表面流/分层流的流动,如:容器内液面震荡、波浪的冲击、堰流、喷注破碎等;

FLUENT中引入的造波模型,可定义浅水波到较深的水波,包括一阶波到五阶波等非线性波,用户可输入不同的波形;


欧拉模型:对每一相求解动量方程和连续性方程,并通过相间作用力来实现相间耦合,能够求解相间的曳力、升力、虚拟质量力、湍流耗散力、相间传热、传质和化学反应等,能够有效的模拟多相分离与相间混合,如:流化床反应器、气泡床反应器、污水处理等;

FLUENT中引入的PBM模型可以模拟颗粒相间的聚并、破碎、生长、成核等现象,同时可以模拟颗粒相的粒径分布;


Mixture模型:欧拉模型的简化,属于FLUENT多相流模型中较为简单的模型,多数情况下可以作为欧拉模型的替代。如:气泡流、搅拌器等。


相间传质:FLUENT提供了多种相间传质模型,包括沸腾、蒸发、冷凝、空化、相间反应等,能够有效的模拟不同相之间存在相变和化学反应的情况。如:空化过程的预测、闪蒸设备、相间的均相反应和非均相反应等。


应用分析
    

ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图2


 DDPM+DEM模型 计算流化床反应器内的颗粒流动


ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图3 
ANSYSFLUENT模拟闪蒸喷嘴内的闪蒸过程


ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图4

无挡板油箱

ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图5

 有挡板油箱

模拟不同加速度条件下汽车油箱的晃动情况

 

  ANSYS FLUENT 多相流模型 附ANSYS Fluent Customization的图6

喷油嘴空化现象

下载地址:ANSYS Fluent Customization Manual

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