Fluent模型使用技巧

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1.多相流动模式我们可以根据下面的原则对多相流分成四类:•气-液或者液-液两相流:o气泡流动:连续流体中的气泡或者液泡。o液滴流动:连续气体中的离散流体液滴。o活塞流动:在连续流体中的大的气泡o分层自由面流动:由明显的分界面隔开的非混合流体流动。•气-固两相流:o充满粒子的流动:连续气体流动中有离散的固体粒子。o气动输运:流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动,泥浆流,填充床,以及各向同性流。o流化床:由一个盛有粒子的竖直圆筒构成,气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量,就会有气泡不断的出现并穿过整个容器,从而使得颗粒在床内得到充分混合。•液-固两相流o泥浆流:流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中,Stokes数通常小于1。当Stokes数大于1时,流动成为流化(fluidization)了的液-固流动。o水力运输:在连续流体中密布着固体颗粒o沉降运动:在有一定高度的成有液体的容器内,初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后,流体将会分层,在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层,在顶部出现了澄清层,里面没有颗粒物质,在中间则是沉降层,那里的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间,是一个清晰可辨的交界面。•三相流(上面各种情况的组合)各流动模式对应的例子如下:•气泡流例子:抽吸,通风,空气泵,气穴,蒸发,浮选,洗刷•液滴流例子:抽吸,喷雾,燃烧室,低温泵,干燥机,蒸发,气冷,刷洗•活塞流例子:管道或容器内有大尺度气泡的流动•分层自由面流动例子:分离器中的晃动,核反应装置中的沸腾和冷凝•粒子负载流动例子:旋风分离器,空气分类器,洗尘器,环境尘埃流动•风力输运例子:水泥、谷粒和金属粉末的输运•流化床例子:流化床反应器,循环流化床•泥浆流例子:泥浆输运,矿物处理•水力输运例子:矿物处理,生物医学及物理化学中的流体系统•沉降例子:矿物处理2.多相流模型FLUENT中描述两相流的两种方法:欧拉一欧拉法和欧拉一拉格朗日法,后面分别简称欧拉法和拉格朗日法。欧拉法即为两相流模型,拉格朗日法即为离散相模型欧拉法着眼于空间的点,基本思想是考察空间一个点上的物理量及其变化。在欧拉方法中,FLUENT将不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。各相的体积率是时间和空间的连续函数,其体积分率之等于1。欧拉法中两相流模型包括:VOF(thevolumeoffluid)模型,混合模型和欧拉一欧拉模型VOF模型(VolumeofFluidModel)混合模型(MixtureModel)欧拉模型(EulerianModel)2.1VOF模型(VolumeofFluidModel)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α1,如果α1=0,表示该控制容积中不含第一相,如果α1=1,则表示该控制容积中只含有第一相,如果0

图1DiscretePhaseModel面板当模拟两相耦合过程时,用户应该首先计算得到收敛或部分收敛的连续相流场,然后再创建喷射源进行耦合计算。在每一轮离散相的计算,FLUENT计算颗粒/液滴轨迹并且更新每一个流体计算单元内的相间动量、热量以及质量交换项。然后,这些交换项就会作用到随后的连续相的计算。耦合计算时FLUENT在连续相迭代计算的过程中,按照一定的迭代步数间隔来计算离散相迭代。直到连续相的流场计算结果不再随着迭代步数加大而发生变化(即,达到了所有的收敛标准),耦合计算才会停止。当达到收敛时,离散相的轨迹也不再发生变化(若离散相轨迹发生变化将会导致连续相流场的变化)。耦合计算的设定步骤如下:1.计算连续相流场;2.在DiscretePhaseModelpanel面板中,激活InteractionwithContinuousPhase选项;3.在NumberOfContinuousPhaseIterationsPerDPMIteration文本框中设定颗粒轨迹的计算频率(即连续相迭代多少步,就进行一轮离散相的计算)。若用户设定此参数为5,即意味着在连续相进行了五步迭代之后,就开始离散相的迭代计算。两个离散相计算中间应该间隔多少连续相的迭代步,要视用户问题的物理意义而定。需要注意的是,【***若此参数设定为0,那么FLUENT将不进行离散相的计算。】另外,图1中绿色圈的2个参数是最大计算步数(Max.NumberOfSteps)和积分尺度(LengthScale)。最大计算步数(Max.NumberOfSteps)是用积分方程(1),(2)

求解颗粒轨