Fluent中的多相流模型介紹

Fluent 提供了 4 種多相流模型：VOF （Volume of Fluid）模型、Mixture （混合）模型、Eulerian （歐拉)模型和Wet Steam (濕蒸汽)模型。一般常用的是前3種模型, Wet Steam模型只有在求解類型是Density-Based 時才能被激活。

VOF 模型、混合模型和歐拉模型這 3 種模型都屬于用歐拉觀點處理多相流的計算方法。其中，VOF模型適合于求解分層流和需要追蹤自由表面的問題，比如水面的波動、容器內(nèi)液體的填充等；而混合模型和歐拉模型適合計算體積濃度大于10%的流動問題。

1、VOF 模型

所謂VOF模型，是一種在固定的歐拉網(wǎng)格下的表面跟蹤方法。當需要得到一種或多種互不相融流體間的交界面時，可以采用這種模型。在VOF模型中，不同的流體組分共用著一套動量方程,計算時在全流場的每個計算單元內(nèi)都記錄下各流體組分所占有的體積率。

VOF模型的應用例子包括分層流、自由面流動、灌注、晃動、液體中大氣泡的流動，水壩決堤時的水流，對噴射衰竭(jet breakup)表面張力的預測，以及求得任意液體氣分界面的穩(wěn)態(tài)或瞬時分界面。VOF設置對話框如圖所示。

2、混合模型

混合模型可用于兩相流或多相流（流體或顆粒）問題。因為在歐拉模型中，各相被處理為互相貫通的連續(xù)體，混合模型求解的是混合物的動量方程，并通過相對速度描述離散相。

混合模型的應用包括低負載的粒子負載流、氣泡流、沉降以及旋風分離器。混合模型也可用于沒有離散相相對速度的均勻多相流。混合模型設置對話框如圖所示。

3、歐拉模型

歐拉模型是Fluent中最復雜的多相流模型。它包含有n個動量方程和連續(xù)方程，用于求解每一相。壓力項和各界面交換系數(shù)是耦合在一起的。耦合的方式依賴于所含相的情況，顆粒流（流一固）的處理與非顆粒流（流一流）是不同的。對于顆粒流，可應用分子運動理論求得流動特性。

不同相之間的動量交換也依賴于混合物的類別。通過 Fluent 的客戶自定義函數(shù)（user-definedfunctions）可以自己定義動量交換的計算方式。歐拉模型的應用包括氣泡柱、上浮、顆粒懸浮以及流化床。歐拉模型設置對話框如圖所示。