多相流數(shù)值計算

1、FLUENT 計算兩相流相關(guān)問題：通常把含有大量固體或液體顆粒的氣體或液體流動稱為兩相流；兩相流的研究： 對兩相流的研究有兩種不同的觀點： 一是把流體作為連續(xù)介質(zhì)而把顆粒群作為離散體系； 而另一是除了把流體作為連續(xù)介質(zhì)外， 還把顆粒群當(dāng)作擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體。引入兩種坐標(biāo)系： 即拉格朗日坐標(biāo)和歐拉坐標(biāo)， 以變形前的初始坐標(biāo)為自變量稱為拉格朗日 Langrangian 坐標(biāo)或物質(zhì)坐標(biāo)；以變形后瞬時坐標(biāo)為自變量稱為歐拉Eulerian 坐標(biāo)或

2、空間坐標(biāo)。離散相模型 離散相模型FLUENT 在求解連續(xù)相的輸運方程的同時， 在拉格朗日坐標(biāo)下模擬流場中離散相的第二相；離散相模型解決的問題：煤粉燃燒、顆粒分離、噴霧干燥、液體燃料的燃燒等；應(yīng)用范圍：FLUENT 中的離散相模型假定第二相體積分?jǐn)?shù)一般說來要小于 10-12%（但顆粒質(zhì)量承載率可以大于 10-12%，即可模擬離散相質(zhì)量流率等大于連續(xù)相的流動） ；不適用于模擬在連續(xù)相中無限期懸浮的顆粒流問題，包括：攪拌釜、流化床等；顆粒顆粒

3、之間的相互作用、顆粒體積分?jǐn)?shù)對連續(xù)相的影響未考慮；湍流中顆粒處理的兩種模型：Stochastic Tracking，應(yīng)用隨機(jī)方法來考慮瞬時湍流速度對顆粒軌道的影響；Cloud Tracking，運用統(tǒng)計方法來跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴(kuò)散。通過計算顆粒的系統(tǒng)平均運動方程得到顆粒的某個平均軌道。多相流模型 多相流模型FLUENT 中提供的模型：VOF 模型(Volume of Fluid Model)混合模型(Mixture Mode

4、l)歐拉模型(Eulerian Model)1.VOF 1.VOF 模型 模型(Volume of Fluid Model) (Volume of Fluid Model)VOF 模型用來處理沒有相互穿插的多相流問題，在處理兩相流中，假設(shè)計算的每個控制容積中第一相的體積含量為 α1，如果 α1=0，表示該控制容積中不含第分層自由流動：由明顯的分界面隔開的非混合流體流動。2、氣固兩相流動粒子負(fù)載流動：連續(xù)氣體流動中有離散的固體粒子氣力輸運

5、：流動模式依賴，如固體載荷、雷諾數(shù)和例子屬性等。最典型的模式有沙子的流動，泥漿流，填充床以及各相同性流。流化床：有一個盛有粒子的豎直圓筒構(gòu)成，氣體從一個分散器進(jìn)入筒內(nèi)，從床底不斷沖入的氣體使得顆粒得以懸浮。3、液固兩相流動泥漿流：流體中的大量顆粒流動。顆粒的 stokes 數(shù)通常小于 1。大于 1 是成為流化了的液固流動。水力運輸：在連續(xù)流體中密布著固體顆粒沉降運動： 在有一定高度的盛有液體的容器內(nèi)， 初始時刻均勻散布著顆粒物質(zhì)隨后，流

6、體會出現(xiàn)分層。4、三相流以上各種情況的組合多相流動系統(tǒng)的實例氣泡流：抽吸、通風(fēng)、空氣泵、氣穴、蒸發(fā)、浮選、洗刷。液滴流：抽吸、噴霧、燃燒室、低溫泵、干燥機(jī)、蒸發(fā)、氣冷、洗刷。栓塞流：管道或容器中有大尺度氣泡的流動分層流：分離器中的晃動、核反應(yīng)裝置沸騰和冷凝粒子負(fù)載流：旋風(fēng)分離器、空氣分類器、洗塵器、環(huán)境塵埃流動氣力輸運：水泥、谷粒和金屬粉末的輸運流化床：流化床反應(yīng)器、循環(huán)流化床泥漿流：泥漿輸運、礦物處理水力輸運：礦物處理、生物醫(yī)學(xué)、物理