多相流模型ppt课件.ppt

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1、多相流模型FLUENT入门培训简介相是指在流场或者位势场中，具有相同的边界条件和动力学特性的同类物质.相一般分为固体，液体，气体，同时也有其它的定义形式:具有不同化学属性的材料，但具有相同的状态和相（例如：液体－液体，油－水）液体由原相（primary）和次相的混合相（secondary）组成原相(primary)可以认为是连续介质次相(secondary)认为是分散在原相中可能有很多混合相以不同的大小分布在不同的位置相反,多组分流（成分输运）是一种可以用单一的速度和温度来定义所有成分的流动。PrimaryPhaseSecondaryPhase选择多相流模型为能选择合理的模型，用户需要推

2、理得到下列形式的一些流动参数:流动域微粒(连续介质中的气泡，液滴和固体颗粒)分层(流体分界面的长度和域的长度成正比)多相湍流模型在颗粒流动中，可以估计出颗粒体积填充量Stokes数多相流的各种形式气泡流－连续液体介质中的离散气泡，例如：减震器，蒸发器，喷射装置。液滴流－连续气体介质中的离散液滴，例如：喷雾器，燃烧室活塞流－大的气泡在连续液体中层流/自由表面流－不能混合的流体有清晰的分离面，例如：自由表面流粒子流－连续液体中的固体颗粒，例如：旋转分离器，空气清新器，吸尘器，尘埃环境流流动层－流动层反应堆泥浆流–液体中的质点流，固体悬浮液，沉淀，和水力输运Gas/LiquidLiquid/L

3、iquidGas/SolidLiquid/SolidSlugFlowBubbly,Droplet,orParticle-LadenFlowStratified/Free-SurfaceFlowPneumaticTransport,Hydrotransport,orSlurryFlowSedimentationFluidizedBed填充体积和微粒填充体积–分散型或者密集型这个和混合相（secondaryphase）的体积分数有关分散型(<10%),内部颗粒间的距离大于颗粒直径两倍，因此，颗粒间的相互作用可以忽略。密集型–散布率和连续相惯量多相流中的湍流模型多相流中的湍流模型非常具有挑战性

4、。如今，单相湍流模型（例如k–ε和RSM）只是用在基础相的湍流模型计算中。考虑到混合相，湍流方程需要更多的项来建立湍流模型。如果相离散而且密度比例为1，或者颗粒分布是分散性，混合物质便可以用单相模型来表达。其它情况时，可能依然使用单相模型，或者使用“粒子成分修正”模型。Stokes数系统载入媒介粒子时，根据Stokes数选择合适的模型。Stokes数(St)是粒子(分散内相)时间松弛系数(τd)和流动特征时间比例(τc)的比值。其中.，D和U是问题中的特征长度和速度标量。如果St<<1,粒子流动将会跟随流场流动。如果St>1,粒子流动独立于流场流动。混合物质相在FLUENT中所有的混合模

5、型，任何相都可以看成是由一种材料或者由混合物质组成。混合相的材料定义和单相流中的定义一样。可以建立不同类的反应(属于不同相中反应物和产物间的反应).这个意味着不同类反应将会导致界面间的质量传递。FLUENT中的混合模型粒子流模型离散相模型(DPM)混合相模型欧拉混合多相流模型层流模型VOF模型DefineModelsMultiphase…DefinePhases…离散相模型离散相模型(DPM)拉格朗日计算方法下粒子/液滴/气泡的轨迹。粒子可以通过连续气体介质交换热量、质量和动量。每条轨迹都是由一组初始条件相同的粒子形成。粒子与粒子间的相互作用可以忽略。可以使用随机轨迹或者“粒子云团”来建

6、立湍流散布模型。几种有效的子模型方法:散布相的加热/冷却流体液滴的汽化和蒸发燃烧粒子的挥发演变和燃烧喷雾模型中液滴的分裂和融合腐蚀/衍生DPM模型的适用条件流域:气泡流,液滴流,粒子流填充体积:必须是分散型(体积率<12%)填充粒子:少量到适中建立湍流模型:相之间的弱结合和强结合Stokes数:所有Stokes数案例气旋喷雾干燥器粒子的分离和分类浮质散布液体燃料媒的燃烧DPM案例–喷雾干燥器仿真使用FLUENT中DPM模型模拟仿真喷雾干燥过程，包括液体喷雾进入加热室接触干燥粉末时的流动，热交换和质量交换。优化喷雾干燥器中的不同参数时，CFD仿真技术起到不可或缺的作用。PathLinesI

7、ndicatingtheGasFlowFieldAirandmethaneinletsCenterlineforparticleinjectionsOutlet喷雾干燥器仿真(2)ContoursofEvaporatedWaterStochasticParticleTrajectoriesforDifferentInitialDiametersInitialparticleDiameter:2mm1.1mm0.2mm欧拉多相模型欧拉